JP2009135485A - Semiconductor light-emitting apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体発光装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.
半導体発光素子を備えて構成された半導体発光装置の構成型の一つとして、従来、表面実装型(Surface Mount Device。SMD)が知られている。このSMD型の半導体発光装置は、半導体発光素子を備えたパッケージを用意し、このパッケージを配線基板に設置することで構成されたもので、小型化および薄膜化の観点から利点を有しているとされていた。 Conventionally, a surface mount device (SMD) is known as one of the constituent types of a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element. This SMD type semiconductor light emitting device is constructed by preparing a package including a semiconductor light emitting element and placing the package on a wiring board, and has advantages from the viewpoint of miniaturization and thinning. It was said.
しかしながら、SMD型の半導体発光装置はパッケージの実装(即ち、パッケージを配線基板に設置する工程)が煩雑であり、また、パッケージが高価であるという課題を有していた。そこで、パッケージを用いず、半導体発光素子を直接、配線基板に実装する型(いわゆるチップ・オン・ボード型)が提唱されている(特許文献1)。 However, the SMD type semiconductor light emitting device has a problem that the mounting of the package (that is, the process of installing the package on the wiring board) is complicated, and the package is expensive. Therefore, a type (so-called chip-on-board type) in which a semiconductor light emitting element is directly mounted on a wiring board without using a package has been proposed (Patent Document 1).
一方、SMD型の半導体発光装置として、半導体発光素子を取り囲む樹脂体を設けたものも提案されている(特許文献2)。 On the other hand, an SMD type semiconductor light emitting device having a resin body surrounding a semiconductor light emitting element has also been proposed (Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1記載の技術では半導体発光素子を封止材で封止しているが、この際、形状保持に優れる封止材を選択しないと封止材が流出して他の構成部品に影響を与えることがあった。
また、特許文献2記載の技術では、半導体発光素子を取り囲む樹脂体および封止材の粘度・チキソ性などの制御を要し、依然として樹脂体及び封止材の物性制御が困難で、実用に供するには課題があった。
さらに、前記特許文献1,2記載の技術では、封止材及び樹脂体の粘度が高く、レベリング性と形状との両立が難しいため、ポッティングなどの操作も煩雑であり、封止材及び樹脂体の制御が困難であった。また、前記特許文献1,2記載の技術ではレンズ面が不均一となる場合があり、個々のばらつきが大きかった。
However, in the technique described in
Further, the technique described in
Furthermore, in the techniques described in
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、パッケージが不要で安価な半導体発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inexpensive semiconductor light emitting device that does not require a package and a manufacturing method thereof.
本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、半導体発光素子の周囲を取り囲むように堰を設けることにより配線基板に半導体発光素子を直接実装した半導体発光装置を安価に製造できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a semiconductor light emitting device in which a semiconductor light emitting element is directly mounted on a wiring board can be manufactured at low cost by providing a weir so as to surround the periphery of the semiconductor light emitting element. The present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は、支持体及び配線を備える配線基板と、複数の発光部とを有する半導体発光装置であって、前記発光部は、前記配線基板上に配置された1つ以上の半導体発光素子と、前記配線基板上に前記半導体発光素子を取り囲むように形成された絶縁性の堰と、前記配線基板上の前記堰に囲われた領域に形成され前記半導体発光素子を封止する封止部とを備え、前記堰の前記基板からの高さが前記封止部の前記基板からの高さと略等しいか高いことを特徴とする半導体発光装置に存する(請求項1)。 That is, the gist of the present invention is a semiconductor light emitting device having a wiring board having a support and wiring, and a plurality of light emitting parts, wherein the light emitting part is one or more semiconductors disposed on the wiring board. A light emitting element; an insulating weir formed on the wiring substrate so as to surround the semiconductor light emitting element; and a seal formed on a region surrounded by the weir on the wiring substrate for sealing the semiconductor light emitting element. The semiconductor light emitting device is characterized in that the height of the weir from the substrate is substantially equal to or higher than the height of the sealing portion from the substrate.
このとき、前記配線基板の支持体の熱伝導率が5W/m・K以上であることが好ましい(請求項2)。 At this time, it is preferable that the thermal conductivity of the support of the wiring board is 5 W / m · K or more.
また、前記配線基板の支持体が、AlN、Al2O3、Si3N4、Cu及びAlのいずれか1以上からなることが好ましい(請求項3)。 The support of the wiring substrate, AlN, Al 2 O 3, Si 3 N 4, is preferably made of any one or more of Cu and Al (claim 3).
さらに、前記半導体発光素子は、その発光面が前記配線基板と対向するように設置されることが好ましい(請求項4)。 Furthermore, it is preferable that the semiconductor light emitting element is installed so that a light emitting surface thereof faces the wiring substrate.
また、前記堰が稜線を有さないことが好ましい(請求項5)。 Moreover, it is preferable that the said weir does not have a ridgeline (Claim 5).
本発明の別の要旨は、本発明の半導体発光装置の製造方法であって、前記配線基板上に前記堰を設ける工程と、前記封止部を該基板上に塗設する工程とを有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法に存する(請求項6)。 Another gist of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, comprising the step of providing the weir on the wiring substrate and the step of coating the sealing portion on the substrate. The present invention resides in a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device.
このとき、前記堰を設ける工程において、堰を設ける手段が、予め成形された前記堰の実装、ディスペンサーによる描画法、スクリーン印刷法、およびレジスト法のいずれか1以上であることが好ましい(請求項7)。 At this time, in the step of providing the weir, the means for providing the weir is preferably one or more of a pre-molded mounting of the weir, a drawing method using a dispenser, a screen printing method, and a resist method. 7).
本発明の更に別の要旨は、支持体及び配線を備える配線基板と、複数の発光部とを有する半導体発光装置であって、前記発光部は、前記配線基板上に配置された1つ以上の半導体発光素子と、前記配線基板上に前記半導体発光素子を取り囲むように形成された絶縁性の堰と、前記配線基板上の前記堰に囲われた領域に形成され前記半導体発光素子を封止する封止部とを備え、前記配線基板の支持体の熱伝導率が5W/m・K以上であることを特徴とする半導体発光装置に存する(請求項8)。 Still another subject matter of the present invention is a semiconductor light emitting device having a wiring board having a support and wiring and a plurality of light emitting parts, wherein the light emitting part is one or more arranged on the wiring board. A semiconductor light emitting element; an insulating weir formed on the wiring substrate so as to surround the semiconductor light emitting element; and a semiconductor light emitting element formed on a region surrounded by the weir on the wiring substrate. A semiconductor light emitting device comprising: a sealing portion, wherein the wiring substrate support has a thermal conductivity of 5 W / m · K or more.
さらに、上述した本発明の半導体発光装置においては、前記配線基板の支持体がベースメタルで形成され、ベースメタルと配線との間に絶縁層を有することが好ましい(請求項9)。 Furthermore, in the semiconductor light emitting device of the present invention described above, it is preferable that the support for the wiring board is formed of a base metal and an insulating layer is provided between the base metal and the wiring.
また、配線基板の配線が、白色コーティング層で被覆されていることが好ましい(請求項10)。 Moreover, it is preferable that the wiring of a wiring board is coat | covered with the white coating layer (Claim 10).
さらに、前記絶縁層及び/又は前記白色コーティング層は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を含有することが好ましい(請求項11)。 Furthermore, it is preferable that the said insulating layer and / or the said white coating layer contain polyetheretherketone resin (Claim 11).
本発明によれば、パッケージが不要で安価な半導体発光装置を提供できる。 According to the present invention, an inexpensive semiconductor light emitting device that does not require a package can be provided.
以下、本発明について実施形態を示して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the scope of the present invention.
〔実施形態〕
図1〜図3は本発明の一実施形態の半導体発光装置100を説明するもので、図1は半導体発光装置を模式的に示す平面図であり、図2は半導体発光装置の発光部の一つを拡大して模式的に示す平面図であり、図3は半導体発光装置の発光部の一つの縦断面を模式的に示す断面図である。
Embodiment
1 to 3 illustrate a semiconductor
図1示すように、本実施形態の半導体発光装置100は、配線基板1と、複数(本実施形態では4つ)の発光部2とを有する。また、図2,3に示すように、発光部2は、配線基板1上に配置された1つ以上の半導体発光素子21と、配線基板1上に半導体発光素子21を取り囲むように形成された絶縁性の堰22と、配線基板1上の堰22に囲われた領域に形成され半導体発光素子21を封止する封止部23とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor
(1.配線基板)
配線基板1は図1〜3に示すように半導体発光装置100を支持するとともに、半導体発光素子21へ電力を供給するための配線(図示省略)を支持体の表層に備えた基板である。本実施形態では、平板状の支持体の表面に配線がプリントされたプリント配線基板を配線基板1として用い、図示しない外部電力から電力を供給されるようになっているものとする(後述する図4,5参照)。本実施形態では配線基板1の片面に直接半導体発光素子21を設けるため、配線も前記の片面にのみ設置すればよい。このように片面のみに配線を設置すればよいことは、通常は配線基板の両面に配線を要するSMD型の半導体発光装置と比較してコスト面で有利であり、好ましい。ただし、配線基板1の形状及び配線の設置手段等は半導体発光装置100の用途等に応じて任意に設定できる。
(1. Wiring board)
As shown in FIGS. 1 to 3, the
配線基板1の支持体は、その熱伝導率が、通常5W/m・K以上、好ましくは30W/m・K以上、より好ましくは100W/m・K以上である。配線基板1の支持体の熱伝導率を前記のように高く設定することにより、半導体発光素子21から発せられる熱を外部に効率よく放熱することができる。特に、本実施形態の半導体発光装置100では、配線基板1の裏面に配線を設ける必要が無いため、配線基板1の裏面に直接ヒートシンクを設けるダイレクトヒートシンクが可能であり、従来のようにパッケージが介在していた場合と比較して、優れた放熱性が得られる。この際、ヒートシンクと配線基板1とは一体型になっていてもよい。また、発光部2が蛍光体(後述する)を備える場合は、蛍光体は一般に温度変化により輝度が変動する傾向があることから、前記の良好な放熱性は大きな利点となる。なお、熱伝導率は、例えばレーザーフラッシュ法により測定できる。
The support of the
前記のように配線基板1の支持体の熱伝導率を高くする観点から、配線基板1の支持体は、熱伝導率が高い材料により形成することが好ましく、具体例を挙げるとAlN、Al2O3、Si3N4、Cu及びAlのいずれか1以上からなることが好ましい。なお、配線基板1の支持体を形成する材料は1種のみでもよく、2種以上でもよい。さらに、必ずしも熱伝導率が高い材料のみにより形成されていなくてもよく、例えば、前記熱伝導率が高い材料で形成された基板表面に別の材料でコーティング及び配線形成を施す等、多様な材料を組み合わせて構成することも可能である。
From the viewpoint of increasing the thermal conductivity of the support of the
配線基板1の上面は、その上または近傍に形成される発光部2の発光に対する反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。このため、配線基板1の上面に露出する電極部(図示せず)の表層は、例えば銀やアルミニウム系の素材とすると、広い波長範囲にわたり高い反射率を有するので好ましい。
It is preferable that the upper surface of the
必要に応じ、封止されず露出した配線の上に白色コーティング層(後述する図4,5を参照)を設けることで配線を保護することができる。この白色コーティング層も、例えば白色ソルダーレジストや白色セラミックスなどの反射率の高いもので形成することが好ましい。白色ソルダーレジストとしては、例えば太陽インキ製造株式会社の高反射率白色現像型ソルダーレジスト「PSR−4000」などを好適に使用することができる。
また、白色コーティング層として、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone。以下、適宜「PEEK」と略称する。)樹脂を好適に使用することができる。さらに、白色フィラーを含有する白色PEEK樹脂を用いると、半導体発光素子21の光が効率よく反射されるため高輝度の半導体発光装置を提供することができる。
PEEK樹脂としては、例えば、Victrex(ビクトレックス)社製「VictrexPEEK」(登録商標)、PEEK樹脂フィルム及び片面銅張りPEEK樹脂フィルムとしては三菱樹脂社製「IBUKI」(登録商標)などが好適に挙げられる。
一方、白色フィラーとしては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等を好適に使用することができる。
If necessary, the wiring can be protected by providing a white coating layer (see FIGS. 4 and 5 described later) on the exposed wiring that is not sealed. This white coating layer is also preferably formed of a highly reflective material such as a white solder resist or white ceramic. As the white solder resist, for example, a high reflectance white developing type solder resist “PSR-4000” manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. can be suitably used.
As the white coating layer, a polyetheretherketone (hereinafter abbreviated as “PEEK” as appropriate) resin can be suitably used. Furthermore, when a white PEEK resin containing a white filler is used, the light from the semiconductor
Preferable examples of the PEEK resin include “Victrex PEEK” (registered trademark) manufactured by Victrex, and “IBUKI” (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Plastics as the PEEK resin film and the single-sided copper-clad PEEK resin film. It is done.
On the other hand, as the white filler, silica, barium titanate, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide and the like can be suitably used.
本発明の半導体発光装置においては、前記配線基板1の支持体が、Cu及びAl等のベースメタルで形成されている場合は、支持体を形成するベースメタルと配線との間に絶縁層を有することが好ましい(図4参照)。
上記の絶縁層は樹脂により形成することもできる。絶縁層用樹脂は様々なものを使用できるが、例えば後述する発光部2が多くの熱を放出する場合、絶縁層用樹脂としては、融点が通常300℃以上、好ましくは315℃以上、より好ましくは320℃以上の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。このように融点が高い熱可塑性樹脂を絶縁層に含有させることにより、半導体発光装置100の耐熱性を向上させることができる。具体例を挙げると、エポキシ樹脂などの比較的低融点の樹脂で絶縁層を形成すると、変色、亀裂、剥離、変形収縮などの熱劣化が顕著に生じる場合があるが、このような場合であっても絶縁層用樹脂として融点が高いものを用いると、耐熱性を向上させて前記のような熱劣化を抑制できる。
さらに、例えば配線基板1をリフロー工程に提供する場合は、熱可塑性樹脂がリフロー耐性を有することが好ましく、その熱分解温度は通常200℃以上、好ましくは250℃以上、より好ましくは280℃以上が好ましい。また特に300℃以上であれば高融点樹脂である観点から熱分解温度と融点の差が小さく特に好ましい。
なお、樹脂は単独で用いても良いが、耐熱性や難燃性、機械的特性の向上を目的として、例えばポリマーアロイとしたもの、ガラス繊維などの無機系フィラーにより強化されたものであっても良い。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, when the support of the
The insulating layer can be formed of a resin. Various resins can be used as the insulating layer resin. For example, when the
Further, for example, when the
The resin may be used alone, but for the purpose of improving heat resistance, flame retardancy, and mechanical properties, for example, a polymer alloy or one reinforced with an inorganic filler such as glass fiber. Also good.
上記の絶縁層用樹脂として好適なものの例を挙げると、PEEK樹脂が挙げられる。PEEK樹脂は、射出成形可能な熱可塑性樹脂としては特に高い耐熱性を有する芳香族系の樹脂であり、融点が334℃で、通常は250℃でも連続使用できる。またPEEK樹脂は、半導体発光素子21をAu−Sn共晶はんだ等の鉛フリーはんだで配線基板1に接合する際に絶縁層を形成する樹脂の劣化が少ない点でも好ましい。
An example of a resin suitable for the insulating layer is PEEK resin. PEEK resin is an aromatic resin having particularly high heat resistance as a thermoplastic resin that can be injection-molded, and has a melting point of 334 ° C., and can be used continuously even at 250 ° C. The PEEK resin is also preferable in that the resin that forms the insulating layer is less deteriorated when the semiconductor
PEEK樹脂は機械的強度、強靭性及び成形性にも優れるため、例えば、各種一般照明の他、携帯機器用や車載用の照明及び表示機器の光源部を構成する配線基板用の絶縁層用樹脂として好ましく使用することができる。中でも、白色フィラーを含有する白色PEEK樹脂を用いると、半導体発光素子21の光が効率よく反射されるため高輝度の半導体発光装置を提供することができる。
PEEK樹脂としては、例えば、Victrex(ビクトレックス)社製「VictrexPEEK」(登録商標)、PEEK樹脂フィルム及び片面銅張りPEEK樹脂フィルムとしては三菱樹脂社製「IBUKI」(登録商標)などが好適に挙げられる。
Since PEEK resin is excellent in mechanical strength, toughness and moldability, for example, in addition to various general illuminations, resin for insulating layers for wiring boards constituting light sources for portable devices and in-vehicle lighting and display devices Can be preferably used. Among these, when a white PEEK resin containing a white filler is used, the light of the semiconductor
Preferable examples of the PEEK resin include “Victrex PEEK” (registered trademark) manufactured by Victrex, and “IBUKI” (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Plastics as the PEEK resin film and the single-sided copper-clad PEEK resin film. It is done.
また、後述する発光部2は通常は多くの熱や光を放出するので、前記の絶縁層を形成する素材は高熱伝導性(高放熱性)および紫外耐光性を兼ね備えたものがさらに好ましい。このような素材の例を挙げると、例えば高熱伝導フィラーを高密度に分散した高放熱性の樹脂系絶縁材料が挙げられる。高熱伝導性フィラーとしては、例えば、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムなどの無機酸化物粒子やダイヤモンド粒子が挙げられるが、目的に応じて他の物質を選択することもでき、これらに限定されるものではない。なお、高熱伝導性フィラーは1種類を用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び任意の比率で併用してもよい。
In addition, since the
または、半導体発光素子21の発光波長が近紫外〜紫外領域である場合や、多数個の半導体発光素子21を使用して光出力が大きい場合などには白色コーティング層用樹脂や絶縁層用樹脂の紫外耐光性が不十分となる可能性があるが、白色コーティング層用樹脂や絶縁層用樹脂の表面に、さらに、隠蔽性及び反射効率の高い無機の白色顔料(前記白色フィラー)を含有した白色コーティング材で被覆された樹脂系絶縁材料を用いることにより、白色コーティング層用樹脂又は絶縁層用樹脂の光劣化を抑制し、長期使用時にも着色やクラックの無い絶縁層とすることができると期待される。
Alternatively, when the light emission wavelength of the semiconductor
さらに、配線基板1の積層構造は、配線基板1の片面のみに配線を設置すればよい。この場合、片面回路積層構造であってもよく、プリプレグによる片面多層回路積層構造であってもよい。
Further, in the laminated structure of the
前記の説明に沿った配線基板1の構成の例を挙げると、図4及び図5に示すような構成が挙げられる。なお、図4はいわゆるメタルベースの配線基板の構成の一例を模式的に示す断面図であり、図5はいわゆるセラミックスベースの配線基板の構成の一例を模式的に示す断面図である。図4において、配線基板1はAl及びCu等のベースメタルからなる支持体の表面に高い放熱性を有する絶縁層を設け、この絶縁層の表層にCu、Ag、Al等の金属層、又は前述の金属などの導体材料をインク化して印刷した印刷層によって配線を形成した構成となっている。配線材料は、中でも熱及び電気伝導率に優れ安価である観点からCuが好ましい。また、図5において、配線基板1はAlN、Al2O3等のセラミックスからなる支持体の表層にCu、Ag、Al等の金属層、又は前述の金属やタングステンなどの導体材料をインク化して印刷した印刷層によって配線を形成した構成となっている。また、図4,5の両構成において、配線の表面は白色もしくは白色に近い色の白色コーティング層により保護されている。また、図5において白色コーティング層は配線基板1を構成するAlNやAl2O3などのセラミックスで形成してもよいし、白色フィラーを含有する白色PEEK樹脂で形成してもよい。さらに、図4,5の両構成において、反射率の向上を目的として露出する配線の表面はAg又はAg含有合金などでメッキされていてもよい。また、電極マイグレーション耐性を向上させる目的や、はんだとの接着性を向上させる目的のために、露出する配線の表面は全部又は一部が金メッキされていても良い。
If the example of the structure of the
(2.発光部)
発光部2は、図1〜3に示すように配線基板1上に設けられたものである。この発光部2は、半導体発光素子21と、堰22と、封止部23とを備えている。
(2. Light emitting part)
The
(2−1.半導体発光素子)
半導体発光素子21は図1〜3に示すように配線基板1上に配置される。この際、図3に示すように、SMD型の半導体発光装置のようにパッケージによるサブマウントを行うことなく、半導体発光素子21を配線基板1に直接設置する。
(2-1. Semiconductor light emitting device)
The semiconductor
半導体発光素子21としては、発光ダイオード(以下適宜、「LED」という)、レーザーダイオード(semiconductor laser diode。以下、適宜「LD」と略称する。)等が使用できる。中でも、半導体発光素子21としては、GaN系化合物半導体を使用したGaN系LED及びLDが好ましい。なぜなら、GaN系LED及びLDは、この領域の光を発するSiC系LED等に比し発光出力や外部量子効率が格段に大きく、蛍光体と組み合わせることによって非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、20mAの電流負荷に対し、通常GaN系LED及びLDはSiC系の100倍以上の発光強度を有する。GaN系LED及びLDにおいては、AlXGaYN発光層、GaN発光層、またはInXGaYN発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいてはそれらの中でInXGaYN発光層を有するものが、発光強度が非常に強いので特に好ましく、GaN系LDにおいてはInXGaYN層とGaN層の多重量子井戸構造のものが、発光強度が非常に強いので特に好ましい。
なお、上記においてX+Yの値は通常0.8〜1.2の範囲の値である。GaN系LEDにおいて、これら発光層にZnやSiをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。
GaN系LEDはこれら発光層、p層、n層、電極、及び基板を基本構成要素としたものであり、発光層をn型とp型のAlXGaYN層、GaN層、又はInXGaYN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが、発光効率が高く好ましく、更にヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが、発光効率がさらに高くより好ましい。
As the semiconductor
In the above, the value of X + Y is usually a value in the range of 0.8 to 1.2. In the GaN-based LED, those in which the light emitting layer is doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics.
A GaN-based LED has these light-emitting layer, p-layer, n-layer, electrode, and substrate as basic components, and the light-emitting layer is made of n-type and p-type Al X Ga Y N layers, GaN layers, or In X Those having a heterostructure sandwiched between Ga Y N layers and the like are preferably high in luminous efficiency, and those having a heterostructure in a quantum well structure are further preferable because of high luminous efficiency.
本発明においては、通常、近紫外領域から青色領域までの発光波長を有する半導体発光素子を使用する。具体的には、通常300nm以上、好ましくは330nm以上、更に好ましくは350nm以上、また、通常480nm以下のピーク発光波長を有する半導体発光素子が使用される。短波長すぎると封止部23で発光波長の光が吸収されて高輝度の半導体発光装置を得ることができない可能性があり、また発熱による半導体発光装置の熱劣化の原因となる可能性がある。長波長すぎると蛍光体を用いた波長変換を行うことができず、照明用途として有用な白色光を得ることが出来ない可能性がある。
In the present invention, a semiconductor light emitting device having an emission wavelength from the near ultraviolet region to the blue region is usually used. Specifically, a semiconductor light emitting device having a peak emission wavelength of usually 300 nm or more, preferably 330 nm or more, more preferably 350 nm or more, and usually 480 nm or less is used. If the wavelength is too short, light having an emission wavelength may be absorbed by the sealing
半導体発光素子21は、いわゆるフリップチップにより配置することが好ましい。半導体発光素子21をフリップチップにより接続すれば、半導体発光素子21から発せられる熱を効率よく放熱することが可能だからである。
また、従来の技術では封止材として高粘度のものを使用していたために、半導体発光素子21をフリップチップにより配置した場合には配線基板と半導体発光素子との間の隙間に封止材が十分に充填できないことがあった。しかし、本実施形態では封止材として低粘度のものを使用できるため隙間に対しても十分な封止が可能であり、フリップチップを良好に適用できる。
The semiconductor
In addition, since the conventional technology uses a high-viscosity sealing material, when the semiconductor
ここでフリップチップとは、半導体発光素子21(チップ)の回路面を配線基板1に対向する向きに設置し、半導体発光素子21と配線基板1とを両者の間に設けられた導電性材料からなるバンプ24により電気的に接続する技術である。半導体発光素子21においては、フリップチップを適用すれば半導体発光素子21がその発光面を配線基板1と対向するようになる。この場合、半導体発光素子21から発せられる光は図3では半導体発光素子21の下側の面及び側面から発せられることになり、通常は配線基板1の表面で反射してから外部に発せられるようになっている。また、半導体発光素子21が透明である場合、当該光は配線基板1で反射する以外に、半導体発光素子21を透過して外部に発せられることもある。
本実施形態においても、図3に示すように、半導体発光素子21はフリップチップにより設置され、その発光面が配線基板1と対向するようになっているものとする。
Here, the flip chip means that the circuit surface of the semiconductor light emitting element 21 (chip) is placed in a direction facing the
Also in this embodiment, as shown in FIG. 3, it is assumed that the semiconductor
また、半導体発光素子21は、一つの発光部2当たり、1個を単独で設けてもよく、2個以上を設けてもよい。なかでも、堰22を設けたり、封止を行なったりする工程を簡略化できる点、並びに、複数の半導体発光素子を用いることにより異なる発光部2の間で輝度及び発光波長のばらつきを平均化できる点から、一つの発光部2には2個以上の半導体発光素子21を設けることが好ましい。本実施形態においては、一つの発光部2につき9個の半導体発光素子21を設けた例を示す。
また、半導体発光素子21の設置位置は、後述する堰22の内側であれば特に制限はないが、通常は発光部2から発せられる光についてレンズ効果にばらつきが生じないようにする観点から、対称性を有する位置に設置することが好ましい。
Further, one semiconductor
Further, the installation position of the semiconductor
(2−2.堰)
堰22は、図1〜3に示すように配線基板1上に形成されるものであり、前記の半導体発光素子21を取り囲むように形成されている。発光部2を形成する際、後述する封止部23はこの堰22に堰き止められるようにして形成される。したがって、堰22が形成された寸法、形状、位置等に応じて封止部23の寸法、形状、位置等が設定され、これにより、発光部2の位置、大きさ、デザイン等を決定付けることになる。
(2-2. Weir)
The
堰22の形状に特に制限は無い。ただし、その断面形状は、通常、配線基板1表面に延在する凸状の部材として形成される。この際、堰22は稜線を有していても良いが、稜線を有さない形状に形成することが好ましい。ここで稜線とは、堰22の表面に長手方向に連続的に形成された角のことをいう。したがって、稜線を有さない形状とは、堰22を長手方向に交差する面で切った場合に、当該断面が角を有さない形状を言う。したがって、堰22は、例えば、図3に示すように表面が曲面のみで形成された断面略半円状(いわゆる、かまぼこ状)の部材として形成することが好ましい。堰22の表面を滑らかな凸曲面のみで形成すれば、断面多角形状に形成した場合よりも堰22における光取り出し効果が優れるからである。これは、堰22の表面を滑らかな面で形成することにより、封止部23内で導光されてきた光が堰22に当たって反射する際、堰22と封止部23との接触部の上端から配線基板1等との接着面まで連続する滑らかな光を取り出すことができ、半導体発光装置100を照明用光源とした時にホットスポットを解消することができる。さらに、堰22は通常は封止部23からの光をほとんど取り込まないように構成されるが、堰22が透明であったり光散乱剤の濃度が低かったりする場合には封止部23から堰22にわずかに光が漏れこむことがある。この場合には堰22内を導波した光は堰22の稜線部から漏れ出し、堰22の稜線部が光る現象が起きるため、この点からも堰22は稜線を有さない構造とすることが好ましい。
一方、堰22の平面形状は、通常、堰22が半導体発光素子21に接触することなく半導体発光素子21を取り囲むように形成される。具体的な形状の例を挙げると、通常は図1,2に示すように円形であるが、楕円形状または多角形状であってもよい。
There is no particular limitation on the shape of the
On the other hand, the planar shape of the
堰22の寸法は、発光部2のデザインに応じて任意に設定することができる。ただし、中でも堰22の高さ(図3の高さH1を参照)は、通常300μm以上、好ましくは400μm以上、より好ましくは500μm以上、また、通常5mm以下、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。堰22が低すぎると半導体発光素子21を十分に封止することができなくなる傾向があり、高すぎると機械的強度が不足したり堰22により光が遮蔽され光取り出し効率が低下したりする傾向がある。
The dimensions of the
また、堰22の幅(図3の幅Wを参照)は、通常200μm以上、好ましくは300μm以上、より好ましくは400μm以上、また、通常2mm以下、好ましくは1.5mm以下、より好ましくは1mm以下である。堰22の幅が狭すぎると機械的強度が不足する可能性があり、広すぎると無駄となる可能性がある。
The width of the weir 22 (see width W in FIG. 3) is usually 200 μm or more, preferably 300 μm or more, more preferably 400 μm or more, and usually 2 mm or less, preferably 1.5 mm or less, more preferably 1 mm or less. It is. If the width of the
堰22は絶縁性の部材として形成する。仮に堰22を導電性の部材として形成すると、配線基板1に形成された配線と短絡を生じる可能性があるためである。
The
堰22の色に制限は無いが、通常は透明又は白色に形成する。堰22の表面における光の反射効率を高め、光を効率的に取り出すためである。
Although there is no restriction | limiting in the color of the
堰22は、光散乱剤を含有することが好ましい。光散乱剤を含有する材料によって堰22を形成することにより、半導体発光素子21から堰22が存在する方向に発せられた光は、堰22によって散乱、反射されるため、半導体発光装置100から配線基板1に平行な方向または平行に近い方向への光の放射を抑制することができるとともに、半導体発光素子21から配線基板1に垂直に近い方向への光の取り出し効率を高めることができる。
The
また、半導体発光装置100においては、堰22は、封止部23より屈折率が高いことが好ましい。封止部23より屈折率の高い堰22を用いることにより、半導体発光装置100から堰22が存在する方向に発せられた光は、堰22によって反射されるため、半導体発光素子21から配線基板1に平行な方向または平行に近い方向への光の放射を抑制することができるとともに、半導体発光素子21から配線基板1に垂直な方向または垂直に近い方向の光の取り出し効率を高めることができる。
さらに、堰22の表面における反射効率を高める観点からは、堰22と封止部23との屈折率の差は大きいことが好ましい。
In the semiconductor
Furthermore, from the viewpoint of increasing the reflection efficiency on the surface of the
堰22の材料の好適な例を挙げると、絶縁性を有する観点から樹脂又はセラミックが挙げられ、中でも、低透湿、光伝送または遮断特性、並びに配線基板1に対する密着性などの観点から樹脂が好ましい。樹脂の中でも好適な例を挙げると、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。また、配線基板1、封止部23に対する密着性などの観点から、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂が特に好ましい。中でも透明である点から、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。なお、堰22の材料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Preferred examples of the material of the
中でも、堰22を塗布等の手段により形成する場合、堰22の材料としては、流体状の材料であって、何らかの硬化処理を施すことにより硬化する材料(硬化性材料)が好ましく、塗布操作時に硬化せず硬化操作時に硬化する材料が好ましい。この観点からは、硬化性材料としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが好ましい。そのうち熱硬化性樹脂の中でも、できるだけ低温で硬化するものが、配線基板1や半導体発光素子21などへの変質の影響が少なく、好ましい。
In particular, when the
硬化性材料の硬化速度に制限は無いが、速いほど好ましい。塗布時の形状保持特性及び生産性に優れるからである。具体的な範囲を挙げると、通常10時間以内、中でも5時間以内、特には3時間以内に硬化するものが好ましい。
また、硬化性材料によっては、硬化途中に粘度が一旦低下するものもある。しかし、形状保持特性が悪化することを防ぐ観点から、前記の粘度低下は小さく抑制することが好ましい。その実現のためには、極性や粘度等の硬化性材料の特性を改良するほか、チキソ性を付加する無機粒子を活用することも有効である。
Although there is no restriction | limiting in the cure rate of a curable material, it is so preferable that it is quick. It is because it is excellent in the shape retention characteristic and productivity at the time of application | coating. Specifically, those that cure within 10 hours, particularly within 5 hours, particularly within 3 hours are preferred.
Some curable materials once have a viscosity that decreases during curing. However, from the viewpoint of preventing the shape retention characteristics from deteriorating, it is preferable to suppress the above-described decrease in viscosity. In order to achieve this, it is effective to improve the properties of the curable material such as polarity and viscosity, and to utilize inorganic particles that add thixotropy.
硬化性材料の例としては、封止部23の材料(封止材)として後で説明するものと同様のものを挙げることができる。ただし、堰22と封止部23とは前記のように光散乱剤を含有すること及び屈折率に差があることが好ましいため、封止部23との関係で堰22の材料は適切なものを選択することが好ましい。
As an example of a curable material, the thing similar to what is demonstrated later as a material (sealing material) of the sealing
また、堰22は熱可塑性樹脂を用いて形成しても良い。この場合、熱可塑性樹脂としては耐熱性に優れ、反射率高く、強靭で、機械的強度及び加工性にも優れる樹脂が好ましい。その具体例を挙げると、ポリフタルアミド(PPA)などのナイロン樹脂や芳香族ポリエステルなどの液晶ポリマー、PEEK樹脂などが挙げられる。中でも高融点で耐熱性高いポリフタルアミド樹脂及びPEEK樹脂などが好ましく、PEEK樹脂が特に好ましい。PEEK樹脂としては、例えば、Victrex(ビクトレックス)社製「VictrexPEEK」(登録商標)、PEEK樹脂フィルム及び片面銅張りPEEK樹脂フィルムとしては三菱樹脂社製「IBUKI」(登録商標)などが好適に挙げられる。
なお、熱可塑性樹脂により形成された堰22も、熱硬化性樹脂を用いる場合と同様、稜線を有していても良いが、前述の理由により稜線を有さない形状にすることが好ましい。
The
The
また、堰22には、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記の樹脂などに、更にその他の成分を混合して用いることも可能である。なお、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。その他の成分の例を挙げると、蛍光体、無機粒子などが挙げられる。なお、これらの蛍光体及び無機粒子については、封止部23の項で後述する(2−3−2−1.蛍光体の項、及び、2−3−2−2.無機粒子の項を参照)。ただし、通常、堰22は光を導波させにくいため、後述する蛍光体は堰22には含有させないことが多い。
Moreover, as long as the effect of this invention is not impaired remarkably, other components can also be mixed and used for said
本実施形態では、透明の樹脂に無機粒子を分散させて屈折率が封止部23よりも高くなるように調整した材料により堰22が形成されているものとして説明を行う。
In the present embodiment, description will be made on the assumption that the
(2−3.封止部)
封止部23は、図1〜3に示すように配線基板1上の堰22に囲われた領域に形成される部材であり、半導体発光素子21を封止するものである。封止部23は、半導体発光素子21を封止するとともに、半導体発光素子21からの光を所定の位置に導光する導光部の役割を担保するものである。半導体発光素子21から発せられた光は、この封止部23内を導光されて外部に発せられるようになっている。
(2-3. Sealing part)
The sealing
ただし半導体発光装置100においては、図3に示すように、堰22の配線基板1からの高さH1が、封止部23の配線基板1からの高さH2と略等しいか高く形成されている。ここで略等しいとは、当該封止部23の一部が堰22よりも高く形成されていても、封止部23がレンズ効果を発揮しない程度のものであれば、それを許容できる意味である。ただし、封止部23の高さH2は堰22の高さH1以下に形成することがより好ましい。封止部23には可撓性、透明性などが要求されるのに加え、従来は形状保持性能を担保するために高粘度、高レベリング性を有する封止材を使用していた。ところが、封止材の物性を前記のように制御することは困難で実用化が困難であり、また、高粘度及び高レベリング性の封止材はポッティング等の操作が煩雑であった。これに対し、本発明では前記のように堰22の高さH1と封止部23の高さH2とを調整することで、封止部23の形成材料である封止材の選択の幅を広げ、物性によらず広範な封止材により半導体発光素子21を適切に封止できる。したがって、形状保持性能が高くない封止材を使用しても、封止材が流出して他の構成部品に影響を与えることはない。また、封止材の粘度・チキソ性などの物性の精密な制御が不要である。さらに、封止材として粘度が低いものを使用することが可能であるため、レベリング性と形状との両立が容易であり、このため封止部23の形状を容易に制御でき、また、形成時の操作も容易である。また、特許文献2記載の従来技術のように粘度・チキソ性が高い封止材を使用すると、半導体発光素子を配線基板に実装した場合に半導体発光素子と配線基板との隙間に封止材が十分に充填しないことがあったが、本実施形態によれば粘度及びチキソ性が低い封止材を使用できるため、前記のように充填が不十分となることを防止できる。
However, in the semiconductor
封止部23の表面23aは、平面又は凹面であることが好ましい。表面23aを凸面に形成すると当該凸面により形成されるレンズ面が形成されるが、通常はこのレンズ面は発光部2毎に不均一に形成されるため、各発光部2からの発光にばらつきが生じることが多いからである。また、半導体発光素子21の位置により前記レンズ面が不均一となり、レンズ効果にばらつきが生じる傾向があるからである。これに対し、表面23aを平面又は凹面に形成すれば、このようなばらつきは生じず半導体発光装置100から発せられる光を的確に制御できる。
なお、本実施形態では封止部23の表面23aは、その中央部が窪んだ凹面として形成されているものとする。
The
In the present embodiment, it is assumed that the
さらに、封止部23は均一に形成されていてもよいが、2以上の部分に区分されて形成されていてもよい。例えば、封止部23を2層以上の層からなる多層構造に形成することも可能である。封止部23を多層構造とする場合、各層の厚みを面内で均一とするために封止部23の表面23aはできるだけ平面に近いことが好ましい。ただし、通常は生産性などの点から、封止部23は均一に形成する。
Furthermore, the sealing
また、封止材に関して言えば、半導体発光装置100においては、半導体発光素子21を封止している封止部23は、光透過率が高い封止材により形成されていることが、半導体発光装置100からの光取り出し効率を高める観点から、好ましい。中でも、以下に説明する硬化性材料を用いることが好ましい。
Further, regarding the sealing material, in the semiconductor
(2−3−1.硬化性材料)
硬化性材料は、流体状の材料であって、何らかの硬化処理を施すことにより硬化する材料のことをいう。また、流体状とは、例えば液状又はゲル状のことをいう。また、硬化性材料は、半導体発光素子21からの光を所定の位置に導光する封止部23の役割を担保するものである。さらに、硬化性材料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。このような硬化性材料としては、無機系材料及び有機系材料並びに両者の混合物のいずれを用いることも可能である。
(2-3-1. Curable material)
The curable material is a fluid material and is a material that is cured by performing some kind of curing treatment. The fluid state means, for example, a liquid state or a gel state. The curable material secures the role of the sealing
無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料(例えばシロキサン結合を有する無機系材料)等を挙げることができる。 As the inorganic material, for example, a solution obtained by hydrolytic polymerization of a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof is solidified (for example, a siloxane bond). Inorganic materials having
一方、有機系材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体例を挙げると、ポリメタアクリル酸メチル等のメタアクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。 On the other hand, examples of the organic material include a thermosetting resin and a photocurable resin. Specific examples include methacrylic resins such as methyl polymethacrylate; styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymers; polycarbonate resins; polyester resins; phenoxy resins; butyral resins; polyvinyl alcohols; Cellulose-based resins such as cellulose acetate butyrate; epoxy resins; phenol resins; silicone resins.
これら硬化性材料の中では、特に大出力の半導体発光素子21を用いる場合、耐熱性や耐光性等を目的として珪素含有化合物を使用することが好ましい。珪素含有化合物とは分子中に珪素原子を有する化合物をいい、ポリオルガノシロキサン等の有機材料(シリコーン系材料)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、透明性、接着性、ハンドリングの容易さ、機械的、熱適応力の緩和特性に優れる等の点から、シリコーン系材料が好ましい。
Among these curable materials, it is preferable to use a silicon-containing compound for the purpose of heat resistance, light resistance, etc., particularly when the high-power semiconductor
シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、例えば、下記の一般組成式(1)で表わされる化合物及び/又はそれらの混合物が挙げられる。(R1R2R3SiO1/2)M(R4R5SiO2/2)D(R6SiO3/2)T(SiO4/2)Q・・・式(1) The silicone material generally refers to an organic polymer having a siloxane bond as a main chain, and examples thereof include compounds represented by the following general composition formula (1) and / or mixtures thereof. (R 1 R 2 R 3 SiO 1/2 ) M (R 4 R 5 SiO 2/2 ) D (R 6 SiO 3/2 ) T (SiO 4/2 ) Q Formula (1)
一般組成式(1)において、R1からR6は、有機官能基、水酸基及び水素原子よりなる群から選択されるものを表わす。なお、R1からR6は、同じであってもよく、異なってもよい。
また、一般組成式(1)において、M、D、T及びQは、0以上1未満の数を表わす。ただし、M+D+T+Q=1を満足する数である。
なお、前記のシリコーン系材料を硬化性材料として用いる場合、その塗布に際しては、液状のシリコーン系材料を用いて封止した後、熱や光によって硬化させればよい。
In the general composition formula (1), R 1 to R 6 represent those selected from the group consisting of an organic functional group, a hydroxyl group and a hydrogen atom. R 1 to R 6 may be the same or different.
In the general composition formula (1), M, D, T, and Q represent a number of 0 or more and less than 1. However, the number satisfies M + D + T + Q = 1.
In addition, when using the said silicone type material as a curable material, what is necessary is just to harden | cure by a heat | fever or light after sealing using a liquid silicone type material in the case of the application | coating.
シリコーン系材料を硬化のメカニズムにより分類すると、通常、付加重合硬化タイプ、縮重合硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどのシリコーン系材料を挙げることができる。これらの中では、付加重合硬化タイプ(付加型シリコーン系材料)、縮合硬化タイプ(縮合型シリコーン系材料)、紫外線硬化タイプが好適である。以下、付加型シリコーン系材料、及び縮合型シリコーン系材料について説明する。 When silicone materials are classified according to the curing mechanism, silicone materials such as an addition polymerization curing type, a condensation polymerization curing type, an ultraviolet curing type, and a peroxide vulcanization type can be generally cited. Among these, addition polymerization curing type (addition type silicone material), condensation curing type (condensation type silicone material), and ultraviolet curing type are preferable. Hereinafter, the addition type silicone material and the condensation type silicone material will be described.
付加型シリコーン系材料とは、ポリオルガノシロキサン鎖が、有機付加結合により架橋されたものをいう。代表的なものとしては、例えばビニルシランとヒドロシランとをPt触媒などの付加型触媒の存在下で反応させて得られる、Si−C−C−Si結合を架橋点に有する化合物等を挙げることができる。これらは市販のものを使用することができ、例えば付加重合硬化タイプの具体的商品名としては信越化学工業社製「LPS−1400」「LPS−2410」「LPS−3400」等が挙げられる。 The addition-type silicone material refers to a material in which polyorganosiloxane chains are crosslinked by organic addition bonds. Typical examples include compounds having a Si—C—C—Si bond at the cross-linking point obtained by reacting vinyl silane and hydrosilane in the presence of an addition catalyst such as a Pt catalyst. . As these, commercially available products can be used. Specific examples of addition polymerization curing type trade names include “LPS-1400”, “LPS-2410”, and “LPS-3400” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
上記付加型シリコーン系材料は、具体的には、例えば下記平均組成式(2)で表される(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンと、下記平均組成式(3)で表される(B)ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンとを、(A)の総アルケニル基に対して(B)の総ヒドロシリル基量が0.5〜2.0倍となる量比で混合し、触媒量の(C)付加反応触媒の存在下反応させて得ることが出来る。 Specifically, the addition-type silicone material is, for example, (A) an alkenyl group-containing organopolysiloxane represented by the following average composition formula (2) and (B) represented by the following average composition formula (3). The hydrosilyl group-containing organopolysiloxane is mixed with the total alkenyl group of (A) in an amount ratio such that the total hydrosilyl group amount of (B) is 0.5 to 2.0 times, and a catalytic amount of (C) It can be obtained by reacting in the presence of an addition reaction catalyst.
(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、下記組成式(2)で示される1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。
RnSiO〔(4−n)/2〕 (2)
(但し、式(2)中、Rは同一又は異種の置換又は非置換の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は水酸基であり、nは1≦n<2を満たす正数である。ただし、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基である。)
(A) The alkenyl group-containing organopolysiloxane is an organopolysiloxane having an alkenyl group bonded to at least two silicon atoms in one molecule represented by the following composition formula (2).
R n SiO [(4-n) / 2] (2)
(In the formula (2), R is the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, alkoxy group or hydroxyl group, and n is a positive number satisfying 1 ≦ n <2. At least one of R is an alkenyl group.)
(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンは、下記組成式(3)で示される1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
R’aHbSiO〔(4−a−b)/2〕 (3)
(但し、式(3)中、R’はアルケニル基を除く同一又は異種の置換又は非置換の1価の炭化水素基であり、a及びbは0.7≦a≦2.1、0.001≦b≦1.0かつ、0.8≦a+b≦2.6を満たす正数である。)
(B) The hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane is an organohydrogenpolysiloxane having at least two hydrogen atoms bonded to silicon atoms in one molecule represented by the following composition formula (3).
R ′ a H b SiO [(4-ab) / 2] (3)
(In the formula (3), R ′ is the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group excluding the alkenyl group, and a and b are 0.7 ≦ a ≦ 2.1,. (It is a positive number satisfying 001 ≦ b ≦ 1.0 and 0.8 ≦ a + b ≦ 2.6.)
以下、付加型シリコーン樹脂につき更に詳しく説明する。
上記式(2)のRにおいて、アルケニル基とはビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基などの炭素数2〜8のアルケニル基であることが好ましい。また、Rが炭化水素基である場合は、メチル基、エチル基などのアルキル基、ビニル基、フェニル基等の炭素数1〜20の1価炭化水素基から選択されるものが好ましく、より好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基である。Rはそれぞれ異なっても良いが、耐UV性が要求される場合にはRの80%以上はメチル基であることが好ましい。Rが炭素数1〜8のアルコキシ基や水酸基であってもよいが、アルコキシ基や水酸基の含有率は(A)の重量の3%以下であることが好ましい。
上記組成式(2)において、nは1≦n<2を満たす正数であるが、この値が2以上であると封止材としての十分な強度が得られなくなり、1未満であると合成上このオルガノポリシロキサンの合成が困難になる。
なお、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、1種のみを用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Hereinafter, the addition type silicone resin will be described in more detail.
In R of the above formula (2), the alkenyl group is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms such as a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, or a pentenyl group. When R is a hydrocarbon group, those selected from alkyl groups such as a methyl group and an ethyl group, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms such as a vinyl group and a phenyl group are preferable, and more preferable. Is a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group. R may be different, but when UV resistance is required, 80% or more of R is preferably a methyl group. R may be an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or a hydroxyl group, but the content of the alkoxy group or hydroxyl group is preferably 3% or less of the weight of (A).
In the composition formula (2), n is a positive number satisfying 1 ≦ n <2, but if this value is 2 or more, sufficient strength as a sealing material cannot be obtained, and if it is less than 1, Furthermore, the synthesis of this organopolysiloxane becomes difficult.
In addition, (A) alkenyl group containing organopolysiloxane may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
次に、(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンは、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとヒドロシリル化反応をすることにより、組成物を硬化させる架橋剤として作用するものである。
組成式(3)において、R’はアルケニル基を除く一価の炭化水素基を表わす。ここで、R’としては、組成式(2)中のRと同様の基(ただし、アルケニル基を除く)を挙げることができる。また、耐UV性要求される用途に用いる場合には少なくとも80%以上はメチル基であることが好ましい。
組成式(3)において、aは、通常0.7以上、好ましくは0.8以上であり、通常2.1以下、好ましくは2以下の正の数である。また、bは、通常0.001以上、好ましくは0.01以上であり、通常1.0以下の正の数である。ただし、a+bは、0.8以上、好ましくは1以上であり、2.6以下、好ましくは2.4以下である。
さらに、(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンは、1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上のSiH結合を有する。
この(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、1分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は、3〜1000、特に3〜300のものを使用することができる。
なお、(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンは、1種のみを用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Next, the (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane acts as a crosslinking agent for curing the composition by performing a hydrosilylation reaction with the (A) alkenyl group-containing organopolysiloxane.
In the composition formula (3), R ′ represents a monovalent hydrocarbon group excluding an alkenyl group. Here, examples of R ′ include the same groups as those of R in the composition formula (2) (excluding alkenyl groups). Further, when used for applications requiring UV resistance, at least 80% is preferably a methyl group.
In the composition formula (3), a is usually a positive number of 0.7 or more, preferably 0.8 or more, and usually 2.1 or less, preferably 2 or less. Moreover, b is 0.001 or more normally, Preferably it is 0.01 or more, and is a positive number normally 1.0 or less. However, a + b is 0.8 or more, preferably 1 or more, and 2.6 or less, preferably 2.4 or less.
Furthermore, (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane has at least 2, preferably 3 or more SiH bonds in one molecule.
The molecular structure of the (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane may be any of linear, cyclic, branched, and three-dimensional network structures, but the number of silicon atoms in one molecule (or the degree of polymerization) 3 to 1000, particularly 3 to 300 can be used.
In addition, (B) hydrosilyl group containing polyorganosiloxane may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
上記(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンの配合量は、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの総アルケニル基量に依存する。具体的には、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの総アルケニル基に対して、(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンの総SiH量が、通常0.5モル倍以上、好ましくは0.8モル倍以上、また、通常2.0モル倍以下、好ましくは1.5モル倍以下となる量とすればよい。 The blending amount of the (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane depends on the total amount of alkenyl groups in the (A) alkenyl group-containing organopolysiloxane. Specifically, the total SiH amount of the (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane is usually 0.5 mol times or more, preferably 0.8 mol to the total alkenyl groups of the (A) alkenyl group-containing organopolysiloxane. The amount may be at least mol times, and usually at most 2.0 mol times, preferably at most 1.5 mol times.
(C)付加反応触媒は、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサン中のアルケニル基と(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサン中のSiH基とのヒドロシリル化付加反応を促進するための触媒である。この(C)付加反応触媒としては、例えば、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。
なお、(C)付加反応触媒は、1種のみを用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができるが、通常、白金族金属として、(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンの合計重量に対して、1ppm以上、特に2ppm以上、また、500ppm以下、特に100ppm以下配合することが好ましい。
The (C) addition reaction catalyst is a catalyst for accelerating the hydrosilylation addition reaction between (A) the alkenyl group in the alkenyl group-containing organopolysiloxane and (B) the SiH group in the hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane. Examples of the addition reaction catalyst (C) include platinum black, platinous chloride, chloroplatinic acid, a reaction product of chloroplatinic acid and a monohydric alcohol, a complex of chloroplatinic acid and olefins, and platinum bisacetoacetate. And platinum group metal catalysts such as platinum-based catalysts, palladium-based catalysts and rhodium-based catalysts.
In addition, (C) addition reaction catalyst may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The addition amount of the addition reaction catalyst can be a catalytic amount, but usually, as a platinum group metal, the total weight of (A) alkenyl group-containing organopolysiloxane and (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane, It is preferable to blend 1 ppm or more, particularly 2 ppm or more, and 500 ppm or less, particularly 100 ppm or less.
付加型シリコーン系材料を得るための組成物には、上記(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサン、(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサン及び(C)付加反応触媒に加え、任意成分として硬化性、ポットライフを与えるための付加反応制御剤、硬度・粘度を調節するための例えばアルケニル基を有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンの他にも直鎖状の非反応性オルガノポリシロキサン、ケイ素原子数が2〜10個程度の直鎖状又は環状の低分子オルガノポリシロキサンなどを本発明の効果を損なわない範囲で含有させても良い。 In addition to the above (A) alkenyl group-containing organopolysiloxane, (B) hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane, and (C) addition reaction catalyst, the composition for obtaining an addition-type silicone material is curable as an optional component, Addition reaction control agent for giving pot life, linear diorganopolysiloxane having an alkenyl group for adjusting hardness and viscosity, for example, linear non-reactive organopolysiloxane, number of silicon atoms May contain about 2 to 10 linear or cyclic low molecular organopolysiloxanes within the range not impairing the effects of the present invention.
上記組成物の硬化条件は特に制限されないが、120〜180℃、30〜180分の条件とすることが好ましい。得られる硬化物が硬化後にも柔らかいゲル状である場合には、ゴム状や硬質プラスチック状のシリコーン樹脂と比較して線膨張係数大きいため、室温付近の低温にて10〜30時間硬化することにより内部応力の発生を抑制することができる。 The curing conditions for the composition are not particularly limited, but are preferably 120 to 180 ° C. and 30 to 180 minutes. When the resulting cured product is in a soft gel state even after curing, the linear expansion coefficient is larger than that of a silicone resin in the form of rubber or hard plastic. Generation of internal stress can be suppressed.
付加型シリコーン系材料は公知のものを使用することができ、さらには金属やセラミックスへの密着性を向上させる添加剤や有機基を導入しても良い。例えば、特許3909826号公報、特許3910080号公報、特開2003−128922号公報、特開2004−221308号公報、特開2004−186168号公報に記載のシリコーン材料が好適である。 As the addition-type silicone material, known materials can be used, and an additive or an organic group for improving adhesion to metal or ceramics may be further introduced. For example, silicone materials described in Japanese Patent No. 3909826, Japanese Patent No. 3910080, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-128922, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-221308, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-186168 are suitable.
一方、縮合型シリコーン系材料とは、例えば、アルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合で得られるSi−O−Si結合を架橋点に有する化合物を挙げることができる。具体的には、下記一般式(4)及び/又は(5)で表わされる化合物、及び/又はそのオリゴマーを加水分解・重縮合して得られる重縮合物(加水分解・重縮合物)が挙げられる。 On the other hand, examples of the condensation type silicone material include a compound having a Si—O—Si bond obtained by hydrolysis and polycondensation of an alkylalkoxysilane at a crosslinking point. Specific examples include polycondensates (hydrolysis / polycondensation products) obtained by hydrolysis / polycondensation of compounds represented by the following general formula (4) and / or (5) and / or oligomers thereof. It is done.
Mm+XnY1 m−n (4)
(式(4)中、Mはケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは加水分解性基を表わし、Y1は1価の有機
基を表わし、mはMの価数を表わす1以上の整数を表わし、nはX基の数を表わす1以上の整数を表わす。但し、m≧nである。)
M m + X n Y 1 m−n (4)
(In Formula (4), M represents at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent organic group. M represents an integer of 1 or more representing the valence of M, and n represents an integer of 1 or more representing the number of X groups, where m ≧ n.
(Ms+XtY1 s−t−1)uY2 (5)
(式(5)中、Mはケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは加水分解性基を表わし、Y1は1価の有機基を表わし、Y2はu価の有機基を表わし、sはMの価数を表わす1以上の整数を表わし、tは1以上s−1以下の整数を表わし、uは2以上の整数を表わす。)
(M s + X t Y 1 s-t-1) u Y 2 (5)
(In formula (5), M represents at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent organic group. Y 2 represents a u-valent organic group, s represents an integer of 1 or more representing the valence of M, t represents an integer of 1 to s−1, and u represents an integer of 2 or more. )
また、縮合型シリコーン系材料には硬化触媒を含有させておいても良い。硬化触媒としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができ、例えば、金属キレート化合物などを好適に用いることができる。金属キレート化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、スズ、亜鉛、チタン及びタンタルからなる群より選ばれるいずれか1以上を含むものが好ましく、Zrを含むものがさらに好ましい。なお、硬化触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The condensation type silicone material may contain a curing catalyst. Any curing catalyst can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, a metal chelate compound can be suitably used. The metal chelate compound preferably contains one or more selected from the group consisting of aluminum, zirconium, hafnium, tin, zinc, titanium and tantalum, and more preferably contains Zr. In addition, only 1 type may be used for a curing catalyst and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
このような縮合型シリコーン系材料としては、例えば、特願2006−47274号〜47277号明細書(例えば特開2007−112973号〜112975号公報、特開2007−19459号公報)及び特願2006−176468号明細書に記載の半導体発光デバイス用部材が好適である。
縮合型シリコーン系材料の中で、特に好ましい材料について、以下に説明する。
Examples of such condensation-type silicone materials include Japanese Patent Application Nos. 2006-47274 to 47277 (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-112297 to 112975 and Japanese Patent Application No. 2007-19459) and Japanese Patent Application No. 2006. The member for semiconductor light-emitting devices described in the specification of 176468 is suitable.
Of the condensed silicone materials, particularly preferred materials will be described below.
シリコーン系材料は、一般に半導体発光素子21及び当該素子21を配置する配線基板1等との接着性が弱いことが多い。そこで、本発明に係る硬化性材料としては密着性が高いシリコーン系材料を用いることが好ましく、特に、以下の特徴〈1〉〜〈3〉のうち、1つ以上を有する縮合型シリコーン系材料を用いることがより好ましい。
〈1〉ケイ素含有率が20重量%以上である。
〈2〉後に詳述する方法によって測定した固体Si−核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおいて、下記(a)及び/又は(b)のSiに由来するピークを少なくとも1つ有する。
(a)ピークトップの位置がシリコーンゴム(ポリジメチルシロキサン)を基準としてケミカルシフト−40ppm以上、0ppm以下の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上、3.0ppm以下であるピーク。
(b)ピークトップの位置がシリコーンゴム(ポリジメチルシロキサン)を基準としてケミカルシフト−80ppm以上、−40ppm未満の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上5.0ppm以下であるピーク。
〈3〉シラノール含有率が0.01重量%以上、10重量%以下である。
In general, the silicone-based material often has low adhesion to the semiconductor
<1> The silicon content is 20% by weight or more.
<2> The solid Si-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum measured by the method described in detail later has at least one peak derived from Si in the following (a) and / or (b).
(A) A peak whose peak top position is in the region of chemical shift of −40 ppm or more and 0 ppm or less with respect to silicone rubber (polydimethylsiloxane), and whose peak half-value width is 0.3 ppm or more and 3.0 ppm or less.
(B) A peak whose peak top position is in a region where the chemical shift is −80 ppm or more and less than −40 ppm with respect to silicone rubber (polydimethylsiloxane), and the peak half-value width is 0.3 ppm or more and 5.0 ppm or less.
<3> The silanol content is 0.01% by weight or more and 10% by weight or less.
本発明に係る硬化性材料としては、上記の特徴〈1〉〜〈3〉のうち、特徴〈1〉を有するシリコーン系材料が好ましい。さらに好ましくは、上記の特徴〈1〉及び〈2〉を有するシリコーン系材料が好ましい。特に好ましくは、上記の特徴〈1〉〜〈3〉を全て有するシリコーン系材料が好ましい。以下、上記の特徴〈1〉〜〈3〉について説明する。 The curable material according to the present invention is preferably a silicone material having the characteristic <1> among the above characteristics <1> to <3>. More preferably, a silicone material having the above characteristics <1> and <2> is preferable. Particularly preferably, a silicone material having all of the above features <1> to <3> is preferable. Hereinafter, the features <1> to <3> will be described.
・特徴〈1〉(ケイ素含有率)
本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料のケイ素含有率は、通常20重量%以上であるが、中でも25重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましい。一方、上限としては、SiO2のみからなるガラスのケイ素含有率が47重量%であるという理由から、通常47重量%以下の範囲である。
・ Characteristic <1> (silicon content)
The silicon content of a silicone material suitable as a curable material according to the present invention is usually 20% by weight or more, preferably 25% by weight or more, and more preferably 30% by weight or more. On the other hand, the upper limit is usually in the range of 47% by weight or less because the silicon content of the glass composed solely of SiO 2 is 47% by weight.
なお、シリコーン系材料のケイ素含有率は、例えば以下の方法を用いて誘導結合高周波プラズマ分光(inductively coupled plasma spectrometry:以下適宜「ICP」と略する。)分析を行ない、その結果に基づいて算出することができる。 The silicon content of the silicone material is calculated based on the result of inductively coupled plasma spectrometry (hereinafter abbreviated as “ICP” where appropriate) using, for example, the following method. be able to.
{ケイ素含有率の測定}
シリコーン系材料を白金るつぼ中にて大気中、450℃で1時間、次いで750℃で1時間、950℃で1.5時間保持して焼成し、炭素成分を除去した後、得られた残渣少量に10倍量以上の炭酸ナトリウムを加えてバーナー加熱し溶融させ、これを冷却して脱塩水を加え、更に塩酸にてpHを中性程度に調整しつつケイ素として数ppm程度になるよう定容し、ICP分析を行なう。
{Measurement of silicon content}
Silicone material is baked in a platinum crucible in the air at 450 ° C. for 1 hour, then at 750 ° C. for 1 hour, and at 950 ° C. for 1.5 hours to remove the carbon component, and then a small amount of residue is obtained. Add more than 10 times the amount of sodium carbonate and heat with a burner to melt, cool this, add demineralized water, and adjust the pH to neutral with hydrochloric acid to a few ppm as silicon. ICP analysis is performed.
・特徴〈2〉(固体Si−NMRスペクトル)
本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料の固体Si−NMRスペクトルを測定すると、有機基の炭素原子が直接結合したケイ素原子に由来する前記(a)及び/又は(b)のピーク領域に少なくとも1本、好ましくは複数本のピークが観測される。
Features <2> (Solid Si-NMR spectrum)
When a solid Si-NMR spectrum of a silicone material suitable as a curable material according to the present invention is measured, the peak region of (a) and / or (b) derived from a silicon atom to which a carbon atom of an organic group is directly bonded. At least one, preferably a plurality of peaks are observed.
ケミカルシフト毎に整理すると、本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料において、前記(a)に記載のピークの半値幅は、分子運動の拘束が小さいために全般に前記(b)に記載のピークの場合より小さく、通常3.0ppm以下、好ましくは2.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上の範囲である。
一方、前記(b)に記載のピークの半値幅は、通常5.0ppm以下、好ましくは4.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上、好ましくは0.4ppm以上の範囲である。
When organized by chemical shift, in the silicone material suitable as the curable material according to the present invention, the half width of the peak described in the above (a) is generally the same as the above (b) because the restriction of molecular motion is small. It is smaller than the peak described, and is usually 3.0 ppm or less, preferably 2.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more.
On the other hand, the half width of the peak described in (b) is usually 5.0 ppm or less, preferably 4.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more, preferably 0.4 ppm or more.
上記のケミカルシフト領域において観測されるピークの半値幅が大きすぎると、分子運動の拘束が大きくひずみの大きな状態となり、クラックが発生し易く、耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。例えば、四官能シランを多用した場合や、乾燥工程において急速な乾燥を行ない大きな内部応力を蓄えた状態などにおいて、半値幅範囲が上記の範囲より大きくなることがある。また、ピークの半値幅が小さすぎると、その環境にあるSi原子はシロキサン架橋に関わらないことになり、三官能シランが未架橋状態で残留する例など、シロキサン結合主体で形成される物質より耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。但し、大量の有機成分中に少量のSi成分が含まれるシリコーン系材料においては、−80ppm以上に上述の半値幅範囲のピークが認められても、良好な耐熱・耐光性及び塗布性能は得られない場合がある。 If the half-value width of the peak observed in the chemical shift region is too large, the molecular motion is constrained and strain is large, cracks are likely to occur, and the member may be inferior in heat resistance and weather resistance. For example, when a large amount of tetrafunctional silane is used, or when a large internal stress is accumulated by rapid drying in the drying process, the full width at half maximum may be larger than the above range. In addition, if the half width of the peak is too small, Si atoms in the environment will not be involved in siloxane crosslinking, and heat resistance is higher than substances formed mainly from siloxane bonds, such as examples where trifunctional silane remains in an uncrosslinked state. -It may be a member inferior in weather resistance. However, in a silicone material containing a small amount of Si component in a large amount of organic component, good heat resistance / light resistance and coating performance can be obtained even if the peak of the above-mentioned half-value range is observed at -80 ppm or more. There may not be.
本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料のケミカルシフトの値は、例えば、以下の方法を用いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づいて算出することができる。また、測定データの解析(半値幅やシラノール量解析)は、例えばガウス関数やローレンツ関数を使用した波形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法で行なう。 The value of the chemical shift of the silicone material suitable as the curable material according to the present invention can be calculated based on the result of performing solid Si-NMR measurement using the following method, for example. In addition, analysis of measurement data (half-width or silanol amount analysis) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function or a Lorentz function.
{固体Si−NMRスペクトル測定及びシラノール含有率の算出}
シリコーン系材料について固体Si−NMRスペクトルを行なう場合、以下の条件で固体Si−NMRスペクトル測定及び波形分離解析を行なう。また、得られた波形データより、シリコーン系材料について、各々のピークの半値幅を求める。また、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することによりシラノール含有率を求める。
{Solid Si-NMR spectrum measurement and silanol content calculation}
When performing a solid Si-NMR spectrum about a silicone type material, a solid Si-NMR spectrum measurement and waveform separation analysis are performed on condition of the following. Further, from the obtained waveform data, the half width of each peak is determined for the silicone material. Also, from the ratio of the peak area derived from silanol to the total peak area, the ratio (%) of silicon atoms that are silanols in all silicon atoms is obtained, and the silanol content is determined by comparing with the silicon content analyzed separately. Ask.
{装置条件}
装置:Chemagnetics社 Infinity CMX-400 核磁気共鳴分光装置
29Si共鳴周波数:79.436MHz
プローブ:7.5mmφCP/MAS用プローブ
測定温度:室温
試料回転数:4kHz
測定法:シングルパルス法
1Hデカップリング周波数:50kHz
29Siフリップ角:90゜
29Si90゜パルス幅:5.0μs
繰り返し時間:600s
積算回数:128回
観測幅:30kHz
ブロードニングファクター:20Hz
基準試料 固体29Si基準試料用シリコーンゴム(ポリジメチルシロキサン)
{Device conditions}
Equipment: Chemagnetics Infinity CMX-400 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer
29 Si resonance frequency: 79.436 MHz
Probe: 7.5 mmφ CP / MAS probe Measurement temperature: room temperature Sample rotation speed: 4 kHz
Measurement method: Single pulse method
1 H decoupling frequency: 50 kHz
29 Si flip angle: 90 °
29 Si 90 ° pulse width: 5.0μs
Repeat time: 600s
Integration count: 128 Observation width: 30 kHz
Broadening factor: 20Hz
Reference sample Solid 29 Si Silicone rubber for reference sample (polydimethylsiloxane)
{データ処理例}
シリコーン系材料については、512ポイントを測定データとして取り込み、8192ポイントにゼロフィリングしてフーリエ変換する。
{波形分離解析法}
フーリエ変換後のスペクトルの各ピークについてローレンツ波形及びガウス波形或いは両者の混合により作成したピーク形状の中心位置、高さ、半値幅を可変パラメータとして、非線形最小二乗法により最適化計算を行なう。
なお、ピークの同定は、AIChE Journal, 44(5), p.1141, 1998年等を参考にする。
{Data processing example}
For silicone-based materials, 512 points are taken as measurement data, zero-filled to 8192 points, and Fourier transformed.
{Waveform separation analysis method}
For each peak of the spectrum after Fourier transform, optimization calculation is performed by a non-linear least square method with the center position, height, and half width of the peak shape created by Lorentz waveform and Gaussian waveform or a mixture of both as variable parameters.
For peak identification, refer to AIChE Journal, 44 (5), p.1141, 1998, etc.
・特徴〈3〉(シラノール含有率)
本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料は、硬化物中のシラノール含有率が、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは8重量%以下、更に好ましくは5重量%以下の範囲である。シラノール含有率を低くすることにより、シラノール系材料は経時変化が少なく、長期の性能安定性に優れ、吸湿性の低い優れた性能を有する。但し、シラノールが全く含まれない部材は密着性に劣るため、シラノール含有率に上記のごとく最適な範囲が存在する。
・ Characteristic <3> (silanol content)
The silicone material suitable as the curable material according to the present invention has a silanol content in the cured product of usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more. In addition, it is usually 10% by weight or less, preferably 8% by weight or less, and more preferably 5% by weight or less. By reducing the silanol content, the silanol-based material has little change over time, excellent long-term performance stability, and excellent performance with low hygroscopicity. However, since a member containing no silanol is inferior in adhesion, there exists an optimum range for the silanol content as described above.
なお、シリコーン系材料のシラノール含有率は、例えば、前記の{固体Si−NMRスペクトル測定及びシラノール含有率の算出}の項において説明した方法を用いて固体Si−NMRスペクトル測定を行ない、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することにより算出することができる。 In addition, the silanol content of the silicone-based material is measured by, for example, performing the solid Si-NMR spectrum measurement using the method described in the above section {Measurement of solid Si-NMR spectrum and calculation of silanol content}. The ratio (%) of silicon atoms that are silanols in the total silicon atoms can be obtained from the ratio of the peak area derived from silanol to the silicon, and can be calculated by comparing with the silicon content analyzed separately.
また、本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料は、適当量のシラノールを含有しているため、配線基板1、堰22及び封止部23等の表面に存在する極性部分にシラノールが水素結合し、密着性が発現する。極性部分としては、例えば、水酸基やメタロキサン結合の酸素等が挙げられる。
さらに、本発明に係る硬化性材料として好適なシリコーン系材料は、適切な触媒の存在下で加熱することにより、配線基板1、堰22及び封止部23等の部材の表面の水酸基との間に脱水縮合による共有結合を形成し、更に強固な密着性を発現することができる。
In addition, since the silicone material suitable as the curable material according to the present invention contains an appropriate amount of silanol, silanol is present in polar portions existing on the surfaces of the
Furthermore, the silicone material suitable as the curable material according to the present invention is heated between the surface of the members such as the
一方、シラノールが多過ぎると、系内が増粘して塗布が困難になったり、活性が高くなり加熱により軽沸分が揮発する前に固化したりすることによって、発泡や内部応力の増大が生じ、クラックなどを誘起する場合がある。 On the other hand, if there is too much silanol, the inside of the system will thicken and it will be difficult to apply, or it will become more active and solidify before the light-boiling components volatilize by heating, leading to increased foaming and internal stress. It may occur and induce cracks.
ところで、硬化性材料として前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を用いる場合には、当該加水分解・重縮合物はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの他の硬化性材料と比較して低粘度であり、かつ後述する蛍光体や無機粒子とのなじみが良く、高濃度の無機粒子を分散しても十分に塗布性能を維持することが出来る利点を有する。また、必要に応じて重合度の調整やアエロジル等のチキソ材を含有させることにより高粘度にすることも可能であり、目的の蛍光体含有量及び/又は無機粒子含有量に応じた粘度の調整幅が大きく、塗布対象物の種類や形状さらにはポッティング、スピンコート、印刷などの各種塗布方法に柔軟に対応できる。 By the way, when the hydrolysis / polycondensation product of alkylalkoxysilane is used as the curable material, the hydrolysis / polycondensation product has a lower viscosity than other curable materials such as epoxy resin and silicone resin. In addition, it has the advantage of being able to maintain sufficient coating performance even when dispersed at a high concentration of inorganic particles. It is also possible to increase the viscosity by adjusting the degree of polymerization and adding a thixo material such as aerosil as necessary, and adjusting the viscosity according to the target phosphor content and / or inorganic particle content. It has a large width and can flexibly cope with various types of coating methods such as potting, spin coating, and printing, as well as the type and shape of the object to be coated.
(2−3−2.その他の成分)
封止材には、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記の無機系材料及び/又は有機系材料などに、更にその他の成分を混合して用いることも可能である。なお、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。その他の成分の例を挙げると、蛍光体、無機粒子などが挙げられる。
(2-3-2. Other components)
As long as the effect of the present invention is not significantly impaired, the sealing material can be used by further mixing other components with the above-described inorganic material and / or organic material. In addition, only 1 type may be used for another component and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. Examples of other components include phosphors and inorganic particles.
(2−3−2−1.蛍光体)
封止材に蛍光体を含有させることにより、封止部23を、蛍光体を含有する部材(以下適宜、「蛍光体含有部」という)として形成することができる。この場合には、半導体発光素子21から発せられた光を封止部23内で蛍光体により波長変換し、その波長変換した光を発光部2から発することができる。通常、発光部2から発せられる光は半導体発光素子21から発せられた光と蛍光体が波長変換して発する蛍光との混色となるので、これを利用して、発光部2の発光の色を調整することが可能である。
なお、蛍光体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(2-3-2-1. Phosphor)
By including the phosphor in the sealing material, the sealing
In addition, fluorescent substance may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
蛍光体の組成には特に制限はないが、結晶母体であるY2O3、Zn2SiO4等に代表される金属酸化物、Ca5(PO4)3Cl等に代表されるリン酸塩及びZnS、SrS、CaS等に代表される硫化物に、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属のイオンやAg、Cu、Au、Al、Mn、Sb等の金属のイオンを付活剤または共付活剤として組み合わせたものが好ましい。
There is no particular limitation on the composition of the phosphor, Y 2 O 3,
結晶母体の好ましい例としては、例えば、(Zn,Cd)S、SrGa2S4、SrS、ZnS等の硫化物、Y2O2S等の酸硫化物、(Y,Gd)3Al5O12、YAlO3、BaMgAl10O17、(Ba,Sr)(Mg,Mn)Al10O17、(Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn,Mn)Al10O17、BaAl12O19、CeMgAl11O19、(Ba,Sr,Mg)O・Al2O3、BaAl2Si2O8、SrAl2O4、Sr4Al14O25、Y3Al5O12等のアルミン酸塩、Y2SiO5、Zn2SiO4等の珪酸塩、SnO2、Y2O3等の酸化物、GdMgB5O10、(Y,Gd)BO3等の硼酸塩、Ca10(PO4)6(F,Cl)2、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2等のハロリン酸塩、Sr2P2O7、(La,Ce)PO4等のリン酸塩等を挙げることができる。 Preferred examples of the crystal matrix include sulfides such as (Zn, Cd) S, SrGa 2 S 4 , SrS and ZnS, oxysulfides such as Y 2 O 2 S, and (Y, Gd) 3 Al 5 O. 12 , YAlO 3 , BaMgAl 10 O 17 , (Ba, Sr) (Mg, Mn) Al 10 O 17 , (Ba, Sr, Ca) (Mg, Zn, Mn) Al 10 O 17 , BaAl 12 O 19 , CeMgAl 11 O 19 , (Ba, Sr, Mg) O.Al 2 O 3 , BaAl 2 Si 2 O 8 , SrAl 2 O 4 , Sr 4 Al 14 O 25 , aluminate such as Y 3 Al 5 O 12 , Y Silicates such as 2 SiO 5 and Zn 2 SiO 4 , oxides such as SnO 2 and Y 2 O 3 , borates such as GdMgB 5 O 10 and (Y, Gd) BO 3 , Ca 10 (PO 4 ) 6 ( F, Cl 2 include (Sr, Ca, Ba, Mg ) 10 halophosphate of (PO 4) or the like 6 Cl 2, Sr 2 P 2 O 7, the (La, Ce) phosphate PO 4, etc. etc. .
ただし、上記の結晶母体及び付活剤または共付活剤は、元素組成には特に制限はなく、同族の元素と一部置き換えることもでき、得られた蛍光体は近紫外から可視領域の光を吸収して可視光を発するものであれば用いることが可能である。
具体的には、蛍光体として以下に挙げるものを用いることが可能であるが、これらはあくまでも例示であり、本発明で使用できる蛍光体はこれらに限られるものではない。なお、本明細書における蛍光体の例示では、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。例えば、「Y2SiO5:Ce3+」、「Y2SiO5:Tb3+」及び「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」を「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」と、「La2O2S:Eu」、「Y2O2S:Eu」及び「(La,Y)2O2S:Eu」を「(La,Y)2O2S:Eu」とまとめて示している。省略箇所はカンマ(,)で区切って示す。
However, the above-mentioned crystal matrix and activator or coactivator are not particularly limited in elemental composition, and can be partially replaced with elements of the same family, and the obtained phosphor is light in the near ultraviolet to visible region. Any material that absorbs and emits visible light can be used.
Specifically, the following phosphors can be used, but these are merely examples, and phosphors that can be used in the present invention are not limited to these. In the examples of the phosphors in this specification, phosphors that are different only in a part of the structure are appropriately omitted. For example, “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ ”, “Y 2 SiO 5 : Tb 3+ ” and “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ” are changed to “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ”, “ “La 2 O 2 S: Eu”, “Y 2 O 2 S: Eu” and “(La, Y) 2 O 2 S: Eu” are collectively shown as “(La, Y) 2 O 2 S: Eu”. ing. Omitted parts are separated by commas (,).
・赤色蛍光体
赤色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「赤色蛍光体」という)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、ピーク波長が、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは680nm以下が望ましい。
Red phosphor A specific wavelength range of fluorescence emitted by a phosphor emitting red fluorescence (hereinafter referred to as “red phosphor” as appropriate) is exemplified. The peak wavelength is usually 570 nm or more, preferably 580 nm or more. Usually, it is 700 nm or less, preferably 680 nm or less.
このような赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表わされるユウロピウム付活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体等が挙げられる。 Examples of such a red phosphor include europium activation represented by (Mg, Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu, which is composed of fractured particles having a red fracture surface and emits light in the red region. Alkaline earth silicon nitride phosphor, composed of growing particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, and emits light in the red region (Y, La, Gd, Lu) 2 O 2 S: Eu Examples thereof include europium-activated rare earth oxychalcogenide phosphors.
さらに、特開2004−300247号公報に記載された、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、及びMoよりなる群から選ばれる少なくも1種の元素を含有する酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体であって、Al元素の一部又は全てがGa元素で置換されたアルファサイアロン構造をもつ酸窒化物を含有する蛍光体も用いることができる。なお、これらは酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体である。 Furthermore, the oxynitride and / or acid containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, W, and Mo described in JP-A-2004-300247 A phosphor containing a sulfide and containing an oxynitride having an alpha sialon structure in which a part or all of the Al element is substituted with a Ga element can also be used. These are phosphors containing oxynitride and / or oxysulfide.
また、そのほか、赤色蛍光体としては、(La,Y)2O2S:Eu等のEu付活酸硫化物蛍光体、Y(V,P)O4:Eu、Y2O3:Eu等のEu付活酸化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、(Ca,Sr)S:Eu等のEu付活硫化物蛍光体、YAlO3:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、LiY9(SiO4)6O2:Eu、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)SiN2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu等のEu付活窒化物蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Ce等のCe付活窒化物蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、(Ba3Mg)Si2O8:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si2O8:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn等のMn付活ゲルマン酸塩蛍光体、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸硫化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi等のEu,Bi付活バナジン酸塩蛍光体、SrY2S4:Eu,Ce等のEu,Ce付活硫化物蛍光体、CaLa2S4:Ce等のCe付活硫化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu,Mn等のEu,Mn付活リン酸塩蛍光体、(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo付活タングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(但し、x、y、zは、1以上の整数)等のEu,Ce付活窒化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、((Y,Lu,Gd,Tb)1−xScxCey)2(Ca,Mg)1−r(Mg,Zn)2+rSiz−qGeqO12+δ等のCe付活珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。 In addition, examples of red phosphors include Eu-activated oxysulfide phosphors such as (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Y (V, P) O 4 : Eu, and Y 2 O 3 : Eu. Eu-activated oxide phosphor, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4: Eu, Mn, (Ba, Mg) 2 SiO 4: Eu, Eu such as Mn, Mn-activated silicate phosphor, Eu-activated sulfide phosphors such as (Ca, Sr) S: Eu, Eu-activated aluminate phosphors such as YAlO 3 : Eu, LiY 9 (SiO 4 ) 6 O 2 : Eu, Ca 2 Y 8 ( SiO 4 ) 6 O 2 : Eu, (Sr, Ba, Ca) 3 SiO 5 : Eu, Sr 2 BaSiO 5 : Eu-activated silicate phosphor such as Eu, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce , (Tb, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce-activated aluminate phosphor such as Ce, Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8: Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) SiN 2: Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) AlSiN 3: Eu -activated nitride phosphor such as Eu , (Mg, Ca, Sr, Ba) AlSiN 3 : Ce-activated nitride phosphors such as Ce, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, Mn such as Eu, Mn Activated halophosphate phosphor, (Ba 3 Mg) Si 2 O 8 : Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) 3 (Zn, Mg) Si 2 O 8 : Eu, Mn, etc. Activated silicate phosphor, 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn activated germanate phosphor such as Mn, Eu activated oxynitride phosphor such as Eu activated α sialon, (Gd, Y, Lu, La) 2 O 3: Eu, Bi, etc. Eu, Bi-activated oxide Phosphor, (Gd, Y, Lu, La) 2 O 2 S: Eu, Eu Bi, etc., Bi Tsukekatsusan sulfide phosphor, (Gd, Y, Lu, La) VO 4: Eu, Bi, etc. Eu, Bi activated vanadate phosphors, SrY 2 S 4 : Eu, Ce activated sulfide phosphors such as Eu, Ce, etc., Ce activated sulfide phosphors such as CaLa 2 S 4 : Ce, (Ba, Sr, Ca) MgP 2 O 7 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba, Mg, Zn) 2 P 2 O 7 : Eu, Mn-activated phosphate phosphor such as Eu, Mn, (Y, Lu) ) 2 WO 6 : Eu, Mo activated tungstate phosphor such as Eu, Mo, (Ba, Sr, Ca) x Si y N z : Eu, Ce (provided that x, y, z is 1 or more) integer), such as Eu, Ce-activated nitride phosphor, (Ca, Sr, Ba, Mg) 10 (PO 4) 6 (F, C , Br, OH): Eu, Eu such as Mn, Mn-activated halophosphate phosphor, ((Y, Lu, Gd , Tb) 1-x Sc x Ce y) 2 (Ca, Mg) 1-r ( It is also possible to use Ce-activated silicate phosphors such as Mg, Zn) 2 + r Si z-q Ge q O 12 + δ .
赤色蛍光体としては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料(例えば、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’,7,7’−テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン)、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料を用いることも可能である。 Examples of red phosphors include β-diketonates, β-diketones, aromatic carboxylic acids, red organic phosphors composed of rare earth element ion complexes having an anion such as Bronsted acid as a ligand, and perylene pigments (for example, Dibenzo {[f, f ′]-4,4 ′, 7,7′-tetraphenyl} diindeno [1,2,3-cd: 1 ′, 2 ′, 3′-lm] perylene), anthraquinone pigment, Lake pigments, azo pigments, quinacridone pigments, anthracene pigments, isoindoline pigments, isoindolinone pigments, phthalocyanine pigments, triphenylmethane basic dyes, indanthrone pigments, indophenol pigments, It is also possible to use a cyanine pigment or a dioxazine pigment.
また、赤色蛍光体のうち、ピーク波長が580nm以上、好ましくは590nm以上、また、620nm以下、好ましくは610nm以下の範囲内にあるものは、橙色蛍光体として好適に用いることができる。このような橙色蛍光体の例としては、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Sr,Mg)3(PO4)2:Sn2+、SrCaAlSiN3:Eu、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体等が挙げられる。 Of the red phosphors, those having a peak wavelength in the range of 580 nm or more, preferably 590 nm or more, and 620 nm or less, preferably 610 nm or less can be suitably used as the orange phosphor. Examples of such orange phosphors include (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Sr, Mg) 3 (PO 4 ) 2 : Sn 2+ , SrCaAlSiN 3 : Eu, Eu-activated α sialon, etc. Examples thereof include activated oxynitride phosphors.
・緑色蛍光体
緑色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「緑色蛍光体」という)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、ピーク波長が、通常490nm以上、好ましくは500nm以上、また、通常570nm以下、好ましくは550nm以下が望ましい。
Green phosphor A specific wavelength range of fluorescence emitted by a phosphor emitting green fluorescence (hereinafter referred to as “green phosphor” as appropriate) is exemplified. The peak wavelength is usually 490 nm or more, preferably 500 nm or more. Usually, it is 570 nm or less, preferably 550 nm or less.
このような緑色蛍光体として、例えば、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリケート系蛍光体等が挙げられる。 As such a green phosphor, for example, a europium-activated alkali represented by (Mg, Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu that is composed of fractured particles having a fracture surface and emits light in the green region. Europium-activated alkaline earth silicate composed of an earth silicon oxynitride phosphor, broken particles having a fracture surface, and emitting green light (Ba, Ca, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu System phosphors and the like.
また、そのほか、緑色蛍光体としては、Sr4Al14O25:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Y2SiO5:Ce,Tb等のCe,Tb付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu等のEu付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、Zn2SiO4:Mn等のMn付活珪酸塩蛍光体、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等のTb付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等のTb付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活チオガレート蛍光体、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaSc2O4:Ce等のCe付活酸化物蛍光体、SrSi2O2N2:Eu、(Sr,Ba,Ca)Si2O2N2:Eu、Eu付活βサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、BaMgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、SrAl2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)2O2S:Tb等のTb付活酸硫化物蛍光体、LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等の硫化物蛍光体、(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd2B2O7:Ce,Tb、(Ba,Sr)2(Ca,Mg,Zn)B2O6:K,Ce,Tb等のCe,Tb付活硼酸塩蛍光体、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu等のEu付活チオアルミネート蛍光体やチオガレート蛍光体、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。 In addition, as the green phosphor, Eu-activated aluminate phosphors such as Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, (Ba, Sr, Ca) Al 2 O 4 : Eu, (Sr, Ba) Al 2 Si 2 O 8 : Eu, (Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Sr, Ca) 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu activated silicate phosphor such as Eu, Y 2 SiO 5 : Ce, Tb activated silicate phosphor such as Ce, Tb, Sr 2 P 2 O 7 —Sr 2 B 2 O 5 : Eu such as Eu Activated boric acid phosphor, Sr 2 Si 3 O 8 -2SrCl 2 : Eu activated halosilicate phosphor such as Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn activated silicate phosphor such as Mn, CeMgAl 11 O 19: Tb, Y 3 Al 5 O 12: Tb and Tb such Activated aluminate phosphors, Ca 2 Y 8 (SiO 4 ) 6 O 2: Tb, La 3 Ga 5 SiO 14: Tb -activated silicate phosphors such as Tb, (Sr, Ba, Ca ) Ga 2 S 4 : Eu, Tb, Sm activated thiogallate phosphor such as Eu, Tb, Sm, etc. Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, (Y, Ga, Tb, La, Sm, Pr, Lu) 3 (Al , Ga) 5 O 12 : Ce-activated aluminate phosphor such as Ce, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg, Na, Li) 2 Si 3 O 12 : Ce, etc. Ce-activated silicate phosphor, Ce-activated oxide phosphor such as CaSc 2 O 4 : Ce, SrSi 2 O 2 N 2 : Eu, (Sr, Ba, Ca) Si 2 O 2 N 2 : Eu, Eu Eu-activated oxynitride phosphors such as activated β-sialon, BaMgA l 10 O 17 : Eu, Mn activated aluminate phosphor such as Eu, Mn, SrAl 2 O 4 : Eu activated aluminate phosphor such as Eu, (La, Gd, Y) 2 O 2 S: Tb-activated oxysulfide phosphors such as Tb, LaPO 4 : Ce, Tb-activated phosphate phosphors such as Ce, Tb, and sulfide phosphors such as ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, Au, Al , (Y, Ga, Lu, Sc, La) BO 3: Ce, Tb, Na 2 Gd 2 B 2 O 7: Ce, Tb, (Ba, Sr) 2 (Ca, Mg, Zn) B 2 O 6: Ce, Tb activated borate phosphors such as K, Ce, Tb, Eu, Mn activated halosilicate phosphors such as Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba ) (Al, Ga, in) 2 S 4: Eu activated thioaluminate phosphor or thio such as Eu Rate phosphor, (Ca, Sr) 8 ( Mg, Zn) (SiO 4) 4 Cl 2: It is also possible to use Eu, Eu such as Mn, Mn-activated halo silicate phosphor and the like.
また、緑色蛍光体としては、ピリジン−フタルイミド縮合誘導体、ベンゾオキサジノン系、キナゾリノン系、クマリン系、キノフタロン系、ナルタル酸イミド系等の蛍光色素、ヘキシルサリチレートを配位子として有するテルビウム錯体等の有機蛍光体を用いることも可能である。 Examples of green phosphors include pyridine-phthalimide condensed derivatives, benzoxazinone-based, quinazolinone-based, coumarin-based, quinophthalone-based, naltalimide-based fluorescent dyes, terbium complexes having hexyl salicylate as a ligand, etc. It is also possible to use organic phosphors.
・青色蛍光体
青色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「青色蛍光体」という)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、ピーク波長が、通常420nm以上、好ましくは440nm以上、また、通常480nm以下、好ましくは470nm以下が望ましい。
Blue phosphor A specific wavelength range of fluorescence emitted by a phosphor emitting blue fluorescence (hereinafter referred to as “blue phosphor” as appropriate) is exemplified. The peak wavelength is usually 420 nm or more, preferably 440 nm or more. Usually, it is 480 nm or less, preferably 470 nm or less.
このような青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なうBaMgAl10O17:Euで表わされるユウロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Euで表わされるユウロピウム付活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行なう(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Euまたは(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。 As such a blue phosphor, a europium-activated barium magnesium aluminate system represented by BaMgAl 10 O 17 : Eu composed of growing particles having a substantially hexagonal shape as a regular crystal growth shape and emitting light in a blue region. Europium activated halo represented by (Ca, Sr, Ba) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, which is composed of phosphors and growing particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, and emits light in a blue region. Calcium phosphate phosphor, composed of growing particles having a substantially cubic shape as a regular crystal growth shape, emits light in the blue region, and is activated by europium represented by (Ca, Sr, Ba) 2 B 5 O 9 Cl: Eu Consists of alkaline earth chloroborate phosphors, fractured particles with fractured surfaces, and light emission in the blue-green region (Sr, Ca, Ba) Al 2 O 4 : Eu or (Sr, Ca, Ba) 4 Al 14 O 25 : Europium-activated alkaline earth aluminate-based phosphors and the like.
また、そのほか、青色蛍光体としては、Sr2P2O7:Sn等のSn付活リン酸塩蛍光体、Sr4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaAl8O13:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等のCe付活チオガレート蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Tb,Sm等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等のEu付活ハロリン酸塩蛍光体、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7:Eu等のEu付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、Y2SiO5:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaWO4等のタングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu,Mn、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu、2SrO・0.84P2O5・0.16B2O3:Eu等のEu,Mn付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
また、青色蛍光体としては、例えば、ナフタル酸イミド系、ベンゾオキサゾール系、スチリル系、クマリン系、ピラゾリン系、トリアゾール系化合物の蛍光色素、ツリウム錯体等の有機蛍光体等を用いることも可能である。
In addition, as the blue phosphor, Sn-activated phosphate phosphors such as Sr 2 P 2 O 7 : Sn, Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaAl 8 O 13 : Eu-activated aluminate phosphors such as Eu, Ce-activated thiogallate phosphors such as SrGa 2 S 4 : Ce, CaGa 2 S 4 : Ce, (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu-activated aluminate phosphor such as Eu, Tb, Sm, (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu, Mn-activated aluminate phosphor such as Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 (Cl, F, Br, OH): Eu activation such as Eu, Mn, Sb Halophosphate Phosphor, BaAl 2 Si 2 O 8: Eu, (Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8: Eu -activated silicate phosphors such as Eu, Sr 2 P 2 O 7 : Eu -activated phosphate such as Eu Phosphors, sulfide phosphors such as ZnS: Ag, ZnS: Ag, Al, Ce activated silicate phosphors such as Y 2 SiO 5 : Ce, tungstate phosphors such as CaWO 4 , (Ba, Sr, Ca) BPO 5: Eu, Mn , (Sr, Ca) 10 (PO 4) 6 · nB 2 O 3: Eu, 2SrO · 0.84P 2 O 5 · 0.16B 2 O 3: Eu such as Eu, Mn It is also possible to use an activated borate phosphate phosphor, an Eu activated halosilicate phosphor such as Sr 2 Si 3 O 8 .2SrCl 2 : Eu, or the like.
Further, as the blue phosphor, for example, naphthalic acid imide-based, benzoxazole-based, styryl-based, coumarin-based, pyrazoline-based, triazole-based fluorescent dyes, organic phosphors such as thulium complexes, and the like can be used. .
・黄色蛍光体
黄色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「黄色蛍光体」という。)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。黄色蛍光体の発光ピーク波長が短すぎると黄色成分が少なくなり演色性が劣ることとなる可能性があり、長すぎると封止部23から発せられる光の輝度が低下する可能性がある。
Yellow phosphor A specific wavelength range of fluorescence emitted by a phosphor emitting yellow fluorescence (hereinafter referred to as “yellow phosphor” as appropriate) is usually 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm. In addition, it is preferable that the wavelength range is usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. If the emission peak wavelength of the yellow phosphor is too short, the yellow component may be reduced and the color rendering properties may be inferior. If it is too long, the luminance of the light emitted from the sealing
このような黄色蛍光体としては、例えば、各種の酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。特に、RE3M5O12:Ce(ここで、REは、Y,Tb,Gd,Lu,Smの少なくとも1種類の元素を表わし、Mは、Al,Ga,Scの少なくとも1種類の元素を表わす。)やM2 3M3 2M4 3O12:Ce(ここで、M2は2価の金属元素、M3は3価の金属元素、M4は4価の金属元素)等で表わされるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体、AE2M5O4:Eu(ここで、AEは、Ba,Sr,Ca,Mg,Znの少なくとも1種類の元素を表わし、M5は、Si,Geの少なくとも1種類の元素を表わす。)等で表わされるオルソシリケート系蛍光体、これらの系の蛍光体の構成元素の酸素の一部を窒素で置換した酸窒化物系蛍光体、AEAlSiN3:Ce(ここで、AEは、Ba,Sr,Ca,Mg,Znの少なくとも1種類の元素を表わす。)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物系蛍光体等のCeで付活した蛍光体などが挙げられる。
また、そのほか、黄色蛍光体としては、CaGa2S4:Eu(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、(Ca,Sr)(Ga,Al)2S4:Eu等の硫化物系蛍光体、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のSiAlON構造を有する酸窒化物系蛍光体等のEuで付活した蛍光体を用いることも可能である。
Examples of such yellow phosphors include various oxide, nitride, oxynitride, sulfide, and oxysulfide phosphors. In particular, RE 3 M 5 O 12 : Ce (where RE represents at least one element of Y, Tb, Gd, Lu, Sm, and M represents at least one element of Al, Ga, Sc) . representing) and M 2 3 M 3 2 M 4 3 O 12: Ce ( here, M 2 is a divalent metal element, M 3 is a trivalent metal element, M 4 is a tetravalent metal element), etc. Garnet-based phosphor having a garnet structure represented, AE 2 M 5 O 4 : Eu (where AE represents at least one element of Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, and M 5 represents Si, An orthosilicate phosphor represented by the following formula, an oxynitride phosphor obtained by substituting a part of oxygen of a constituent element of the phosphor with nitrogen, AEAlSiN 3 : Ce (where AE is Ba, Sr Ca, Mg, representing at least one element of Zn.) Such as activated fluorescent products thereof with Ce of the nitride-based fluorescent material or the like having a CaAlSiN 3 structure, or the like.
In addition, examples of yellow phosphors include sulfide phosphors such as CaGa 2 S 4 : Eu (Ca, Sr) Ga 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) (Ga, Al) 2 S 4 : Eu. It is also possible to use a phosphor activated with Eu such as an oxynitride-based phosphor having a SiAlON structure such as Ca x (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu.
・その他の蛍光体
蛍光体としては、上述したもの以外の蛍光体を含有させることも可能である。例えば、封止部23自体をイオン状の蛍光物質や有機・無機の蛍光成分を均一・透明に溶解・分散させた蛍光ガラスで形成することもできる。
Other phosphors As phosphors, phosphors other than those described above can be contained. For example, the sealing
・蛍光体の粒径
蛍光体の粒径は特に制限はないが、中央粒径(D50)で、通常0.1μm以上、好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲にある場合は、蛍光体含有部において、半導体発光素子21から発せられた光が充分に散乱される。また、半導体発光素子21から発せられた光が充分に蛍光体粒子に吸収されるため、波長変換が高効率に行なわれると共に、蛍光体から発せられる光が全方向に照射される。これにより、複数種類の蛍光体を使用した場合には、各蛍光体からの一次光を混色して所望の色(例えば、白色)にすることができると共に、均一な色と照度が得られる。一方、蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲より大きい場合は、蛍光体が封止部23の空間を充分に埋めることができないため、半導体発光素子21から伝達された光が充分に蛍光体に吸収されない可能性がある。また、蛍光体の中央粒径(D50)が、上記範囲より小さい場合は、蛍光体の発光効率が低下するため、照度が低下する可能性がある。
-Particle size of the phosphor The particle size of the phosphor is not particularly limited, but is the median particle size (D 50 ), usually 0.1 µm or more, preferably 2 µm or more, more preferably 5 µm or more. Moreover, it is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. When the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is in the above range, light emitted from the semiconductor
蛍光体粒子の粒度分布(QD)は、蛍光体含有部での粒子の分散状態をそろえるために小さい方が好ましいが、小さくするためには分級収率が下がってコストアップにつながるので、通常0.03以上、好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.07以上である。また、通常0.4以下、好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.2以下である。
なお、中央粒径(D50)および粒度分布(QD)は、重量基準粒度分布曲線から求めることが出来る。前記重量基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、具体的には、例えば以下のように測定することが出来る。
The particle size distribution (QD) of the phosphor particles is preferably small in order to align the dispersion state of the particles in the phosphor-containing part, but in order to reduce the particle size, the classification yield is lowered and the cost is increased. 0.03 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more. Moreover, it is 0.4 or less normally, Preferably it is 0.3 or less, More preferably, it is 0.2 or less.
The median particle size (D 50 ) and particle size distribution (QD) can be determined from a weight-based particle size distribution curve. The weight-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method, and specifically, for example, can be measured as follows.
{重量基準粒度分布曲線の測定方法}
(1)気温25℃、湿度70%の環境下において、エチレングリコールなどの溶媒に蛍光体を分散させる。
(2)レーザ回折式粒度分布測定装置(堀場製作所 LA−300)により、粒径範囲0.1μm〜600μmにて測定する。
(3)この重量基準粒度分布曲線において積算値が50%のときの粒径値を中央粒径D50と表記する。また、積算値が25%及び75%の時の粒径値をそれぞれD25、D75と表記し、QD=(D75−D25)/(D75+D25)と定義する。QDが小さいことは粒度分布が狭いことを意味する。
{Measurement method of weight-based particle size distribution curve}
(1) A phosphor is dispersed in a solvent such as ethylene glycol in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 70%.
(2) Measurement is performed in a particle size range of 0.1 μm to 600 μm using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Horiba LA-300).
(3) the integrated value in this weight-standard particle size distribution curve is denoted a particle size value when the 50% and median particle diameter D 50. Further, the particle size values when the integrated values are 25% and 75% are expressed as D 25 and D 75 , respectively, and defined as QD = (D 75 −D 25 ) / (D 75 + D 25 ). A small QD means a narrow particle size distribution.
また、蛍光体粒子の形状も、蛍光体含有部の形成に影響を与えない限り、任意である。例えば、封止部23の形成のための封止材の流動性等に影響を与えない限り、特に限定されない。
Further, the shape of the phosphor particles is arbitrary as long as it does not affect the formation of the phosphor-containing portion. For example, there is no particular limitation as long as the fluidity of the sealing material for forming the sealing
・蛍光体の表面処理
蛍光体は、耐水性を高める目的で、または封止部23中で蛍光体の不要な凝集を防ぐ目的で、表面処理が行なわれていてもよい。かかる表面処理の例としては、特開2002−223008号公報に記載の有機材料、無機材料、ガラス材料などを用いた表面処理、特開2000−96045号公報等に記載の金属リン酸塩による被覆処理、金属酸化物による被覆処理、シリカコート等の公知の表面処理などが挙げられる。
-Surface treatment of phosphor The phosphor may be subjected to a surface treatment for the purpose of enhancing water resistance or preventing unnecessary aggregation of the phosphor in the sealing
表面処理の具体例を挙げると、例えば蛍光体の表面に上記金属リン酸塩を被覆させるには、以下の(i)〜(iii)の表面処理を行なう。
(i)所定量のリン酸カリウム、リン酸ナトリウムなどの水溶性のリン酸塩と、塩化カルシウム、硫酸ストロンチウム、塩化マンガン、硝酸亜鉛等のアルカリ土類金属、Zn及びMnの中の少なくとも1種の水溶性の金属塩化合物とを蛍光体懸濁液中に混合し、攪拌する。
(ii)アルカリ土類金属、Zn及びMnの中の少なくとも1種の金属のリン酸塩を懸濁液中で生成させると共に、生成したこれらの金属リン酸塩を蛍光体表面に沈積させる。
(iii)水分を除去する。
As specific examples of the surface treatment, for example, the following surface treatments (i) to (iii) are performed in order to coat the surface of the phosphor with the metal phosphate.
(I) A predetermined amount of a water-soluble phosphate such as potassium phosphate or sodium phosphate, and at least one of alkaline earth metals such as calcium chloride, strontium sulfate, manganese chloride, and zinc nitrate, Zn and Mn The water-soluble metal salt compound is mixed in the phosphor suspension and stirred.
(Ii) A phosphate of at least one metal among alkaline earth metals, Zn and Mn is generated in the suspension, and the generated metal phosphate is deposited on the phosphor surface.
(Iii) Remove moisture.
また、表面処理の他の例のうち好適な例を挙げると、シリカコートとしては、水ガラスを中和してSiO2を析出させる方法、アルコキシシランを加水分解したものを表面処理する方法(例えば、特開平3−231987号公報)等が挙げられ、分散性を高める点においてはアルコキシシランを加水分解したものを表面処理する方法が好ましい。 Also, a preferable example of the other example of the surface treatment, the silica coating, a method of precipitating SiO 2 by neutralizing water glass, a method of surface treatment obtained by hydrolyzing alkoxysilane (e.g. In view of enhancing dispersibility, a method of subjecting a hydrolyzed alkoxysilane to a surface treatment is preferable.
・蛍光体の混合方法
蛍光体粒子を封止材に含有させる際の混合方法は特に制限されない。例えば封止材として硬化性材料を用いる場合、蛍光体粒子の分散状態が良好であれば、上述の硬化性材料に後混合するだけでよい。即ち、硬化性材料と蛍光体とを混合し、この蛍光体を含有する硬化性材料を用意して、この蛍光体を含有する硬化性材料を塗布して封止部23等の蛍光体含有部を作製すればよい。また、例えばアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合を硬化性材料として用いる場合、その硬化性材料中で蛍光体粒子の凝集が起こりやすいのであれば、加水分解前の原料化合物を含む反応用溶液に蛍光体粒子を前もって混合し、蛍光体粒子の存在下で加水分解・重縮合を行なうと、粒子の表面が一部シランカップリング処理され、蛍光体粒子の分散状態が改善される。
-Method for mixing phosphors The method for mixing phosphor particles in the sealing material is not particularly limited. For example, when a curable material is used as the sealing material, the phosphor particles need only be post-mixed with the curable material as long as the phosphor particles are well dispersed. That is, a curable material and a phosphor are mixed, a curable material containing the phosphor is prepared, a curable material containing the phosphor is applied, and a phosphor-containing portion such as the sealing
なお、蛍光体の中には加水分解性のものもあるが、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用いた場合には、塗布前の流体状態において、水分はシラノール体として潜在的に存在し、遊離の水分はほとんど存在しないので、そのような蛍光体でも加水分解してしまうことなく使用することが可能である。また、加水分解・重縮合後の硬化性材料を脱水・脱アルコール処理を行なってから使用すれば、そのような蛍光体との併用が容易となる利点もある。 Some phosphors are hydrolyzable, but when the above-mentioned alkylalkoxysilane hydrolyzate / polycondensate is used as a curable material, the moisture in the fluid state before coating is silanol. Since it exists potentially as a body and there is almost no free water, such a phosphor can be used without being hydrolyzed. Further, if the curable material after hydrolysis / polycondensation is used after being subjected to dehydration / dealcoholation treatment, there is also an advantage that the combined use with such a phosphor becomes easy.
また、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用い、さらに、蛍光体粒子や無機粒子を硬化性材料に含有させる場合には、粒子表面に分散性改善のため有機配位子による修飾を行なうことも可能である。他の付加型シリコーン樹脂は、このような有機配位子により硬化阻害を受けやすく、このような表面処理を行なった粒子を混合・硬化することができない場合がある。これは、付加反応型シリコーン樹脂に使用されている白金系の硬化触媒が、これらの有機配位子と強い相互作用を持ち、ヒドロシリル化の能力を失い、硬化不良を起こすためである。このような被毒物質としてはN、P、S等を含む有機化合物の他、Sn、Pb、Hg、Bi、As等の重金属のイオン性化合物、アセチレン基等、多重結合を含む有機化合物(フラックス、アミン類、塩ビ、硫黄加硫ゴム)などが挙げられる。これに対し、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、これらの被毒物質による硬化阻害を起こしにくい縮合型の硬化機構によるものである。このため、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、有機配位子により表面改質した蛍光体粒子や無機粒子、さらには錯体蛍光体などの蛍光成分との混合使用の自由度が大きく、蛍光体バインダや高屈折率ナノ粒子導入透明材料として優れた特徴を備えるものである。 In addition, when the hydrolysis / polycondensation product of the alkylalkoxysilane is used as a curable material, and phosphor particles or inorganic particles are contained in the curable material, an organic coating is provided on the particle surface to improve dispersibility. It is also possible to perform modification with a ligand. Other addition-type silicone resins are susceptible to curing inhibition by such organic ligands, and there are cases where particles subjected to such surface treatment cannot be mixed and cured. This is because the platinum-based curing catalyst used in the addition reaction type silicone resin has a strong interaction with these organic ligands, loses the hydrosilylation ability, and causes poor curing. Such poisonous substances include organic compounds containing multiple bonds, such as organic compounds containing N, P, S, etc., ionic compounds of heavy metals such as Sn, Pb, Hg, Bi, As, acetylene groups, etc. Amines, vinyl chloride, sulfur vulcanized rubber) and the like. On the other hand, the hydrolysis / polycondensation product of the alkylalkoxysilane is based on a condensation-type curing mechanism that hardly causes inhibition of curing by these poisoning substances. For this reason, the hydrolysis / polycondensation product of the alkylalkoxysilane described above has a high degree of freedom in mixing with fluorescent components such as phosphor particles and inorganic particles whose surface has been modified with an organic ligand, as well as complex phosphors. It is large and has excellent characteristics as a phosphor binder and a transparent material with high refractive index nanoparticles.
・蛍光体の含有率
封止部23中における蛍光体の含有率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、その適用形態により自由に選定できる。ただし、蛍光体を用いる場合、封止部23中の蛍光体総量として、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上、また、通常35重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは28重量%以下である。
一般に、半導体発光素子21から導光される光の発光色と蛍光体の発光色とを混色して発光部2において所望の発光色を得る場合、半導体発光素子21から発せられる光に封止部23を一部透過させることになるため、蛍光体含有率は低濃度となり、上記範囲の下限近くの領域となる。一方、半導体発光素子21から発せられる光を全て蛍光体発光色に変換して発光部2において所望の発光色を得る場合には、高濃度の蛍光体が好ましいため、蛍光体含有率は上記範囲の上限近くの領域となる。蛍光体含有率がこの範囲より多いと塗布性能が悪化したり、光学的な干渉作用により蛍光体の利用効率が低くなり、輝度が低くなったりする可能性がある。また、蛍光体含有率がこの範囲より少ないと、蛍光体による波長変換が不十分となり、発光部2において目的とする発光色を得られなくなる可能性がある。
-Content rate of fluorescent substance The content rate of the fluorescent substance in the sealing
In general, when a light emission color of light guided from the semiconductor
ただし、前記の蛍光体の含有率は、特に白色の光を得る場合に好適なものである。したがって、封止部23における具体的な蛍光体含有率は目的色、蛍光体の発光効率、混色形式、蛍光体比重、塗布膜厚、封止部23の形状により多様であり、この限りではない。
However, the content ratio of the phosphor is particularly suitable for obtaining white light. Therefore, the specific phosphor content in the sealing
なお、前記の蛍光体の含有率は、蛍光体組成が特定出来ていれば、蛍光体含有試料を粉砕後予備焼成し炭素成分を除いた後にフッ酸処理によりケイ素成分をケイフッ酸として除去し、残渣を希硫酸に溶解して主成分の金属元素を水溶液化し、ICPや炎光分析、蛍光X線分析などの公知の元素分析方法により主成分金属元素を定量し、計算により蛍光体含有率を求めることが出来る。また、蛍光体形状や粒径が均一で比重が既知であれば塗布物断面の画像解析により単位面積あたりの粒子個数を求め蛍光体含有率に換算する簡易法も用いることが出来る。 In addition, if the phosphor composition is specified, the phosphor content is determined by removing the silicon component as silicofluoric acid by hydrofluoric acid treatment after removing the carbon component after calcination of the phosphor-containing sample, Dissolve the residue in dilute sulfuric acid to make the main component metal element into an aqueous solution, quantify the main component metal element by known elemental analysis methods such as ICP, flame analysis, and fluorescent X-ray analysis, and calculate the phosphor content by calculation. You can ask. In addition, if the phosphor shape and particle size are uniform and the specific gravity is known, a simple method can be used in which the number of particles per unit area is obtained by image analysis of the cross-section of the coating and converted into the phosphor content.
(2−3−2−2.無機粒子)
封止材には、光学的特性や作業性を向上させるため、また、以下の〔1〕〜〔5〕の何れかの効果を得ることを目的として、更に無機粒子を含有させても良い。なお、無機粒子は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(2-3-2-2. Inorganic particles)
The sealing material may further contain inorganic particles for the purpose of improving optical characteristics and workability and for the purpose of obtaining any of the following effects [1] to [5]. In addition, inorganic particle | grains may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
〔1〕封止材に無機粒子を光散乱剤として含有させることにより、当該封止部23を散乱部とすることができる。この場合、半導体発光素子21から伝送された光を散乱部となった封止部23において散乱させることができ、封止部23から外部に発せられる光の指向角を広げることが可能となる。また、蛍光体と組み合わせて無機粒子を光散乱剤として含有させれば、蛍光体に当たる光量を増加させ、波長変換効率を向上させることが可能となる。
〔2〕封止材に無機粒子を結合剤として含有させることにより、封止部23においてクラックの発生を防止することができる。
〔3〕封止材に無機粒子を粘度調整剤として含有させることにより、当該封止材の粘度を高くすることができる。
〔4〕封止材に無機粒子を含有させることにより、封止部23の収縮を低減することができる。
〔5〕封止材に無機粒子を含有させることにより、封止部23の屈折率を調整して、光取り出し効率を向上させることができる。
[1] By including inorganic particles as a light scattering agent in the sealing material, the sealing
[2] By causing the sealing material to contain inorganic particles as a binder, occurrence of cracks in the sealing
[3] By containing inorganic particles as a viscosity modifier in the sealing material, the viscosity of the sealing material can be increased.
[4] By containing inorganic particles in the sealing material, shrinkage of the sealing
[5] By including inorganic particles in the sealing material, the refractive index of the sealing
ただし、封止材に無機粒子を含有させる場合、その無機粒子の種類及び量によって得られる効果が異なる。
例えば、無機粒子が粒径約10nmの超微粒子状シリカ、ヒュームドシリカ(乾式シリカ。例えば、「日本アエロジル株式会社製、商品名:AEROSIL#200」、「トクヤマ社製、商品名:レオロシール」等)の場合、封止材のチクソトロピック性が増大するため、上記〔3〕の効果が大きい。
また、例えば、無機粒子が粒径約数μmの破砕シリカ若しくは真球状シリカの場合、チクソトロピック性の増加はほとんど無く、当該無機粒子を含む部材の骨材としての働きが中心となるので、上記〔2〕及び〔4〕の効果が大きい。
また、例えば、封止材に用いられる他の化合物(前記の無機系材料及び/又は有機系材料などの硬化性材料)とは屈折率が異なる粒径約1μmの無機粒子を用いると、前記化合物と無機粒子との界面における光散乱が大きくなるので、上記〔1〕の効果が大きい。
また、例えば、封止材に用いられる他の化合物より屈折率の大きな、中央粒径が通常1nm以上、好ましくは3nm以上、また、通常10nm以下、好ましくは5nm以下、具体的には発光波長以下の粒径をもつ無機粒子を用いると、当該無機粒子を含む部材の透明性を保ったまま屈折率を向上させることができるので、上記〔5〕の効果が大きい。
However, when the sealing material contains inorganic particles, the effect obtained depends on the type and amount of the inorganic particles.
For example, ultrafine silica particles having a particle diameter of about 10 nm, fumed silica (dry silica. For example, “Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name: AEROSIL # 200”, “Tokuyama Co., Ltd., trade name: Leolo Seal”, etc. ), The thixotropic property of the sealing material is increased, and thus the effect [3] is great.
Further, for example, when the inorganic particles are crushed silica or spherical silica having a particle size of about several μm, there is almost no increase in thixotropic property, and the function as an aggregate of the member containing the inorganic particles is the center. The effects [2] and [4] are great.
In addition, for example, when using inorganic particles having a particle size of about 1 μm, which has a refractive index different from that of other compounds used for the sealing material (the curable material such as the inorganic material and / or the organic material), the compound Since the light scattering at the interface between the inorganic particles and the inorganic particles increases, the effect [1] is great.
In addition, for example, the median particle size is usually 1 nm or more, preferably 3 nm or more, and usually 10 nm or less, preferably 5 nm or less, specifically, the emission wavelength or less, which has a larger refractive index than other compounds used for the encapsulant. When the inorganic particles having a particle size of are used, the refractive index can be improved while maintaining the transparency of the member containing the inorganic particles, and thus the effect [5] is great.
従って、混合する無機粒子の種類は目的に応じて選択すれば良い。また、その種類は単一でも良く、複数種を組み合わせてもよい。また、分散性を改善するためにシランカップリング剤などの表面処理剤で表面処理されていても良い。 Accordingly, the type of inorganic particles to be mixed may be selected according to the purpose. Moreover, the kind may be single and may combine multiple types. Moreover, in order to improve dispersibility, it may be surface-treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent.
・無機粒子の種類
使用する無機粒子の種類としては、例えば、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムなどの無機酸化物粒子やダイヤモンド粒子が挙げられるが、目的に応じて他の物質を選択することもでき、これらに限定されるものではない。
-Types of inorganic particles Examples of the types of inorganic particles used include inorganic oxide particles such as silica, barium titanate, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, yttrium oxide, and diamond particles. However, other substances can be selected according to the purpose, and the present invention is not limited to these.
無機粒子の形態は粉体状、スラリー状等、目的に応じいかなる形態でもよいが、透明性を保つ必要がある場合は、当該無機粒子を含有させる部材に含有されるその他の材料と屈折率を同等としたり、水系・溶媒系の透明ゾルとして封止材に加えたりすることが好ましい。 The form of the inorganic particles may be any form such as powder, slurry, etc., depending on the purpose, but if it is necessary to maintain transparency, the refractive index of other materials contained in the member containing the inorganic particles is set. It is preferable to add them to the sealing material as water-based or solvent-based transparent sols.
・無機粒子の中央粒径
これらの無機粒子(一次粒子)の中央粒径は特に限定されないが、通常、蛍光体粒子の1/10以下程度である。具体的には、目的に応じて以下の中央粒径のものが用いられる。例えば、無機粒子を光散乱材として用いるのであれば、その中央粒径は通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、また、通常50μm以下、好ましくは20μm以下である。また、例えば、無機粒子を骨材として用いるのであれば、その中央粒径は1μm〜10μmが好適である。また、例えば、無機粒子を増粘剤(チキソ剤)として用いるのであれば、その中央粒径は10〜100nmが好適である。また、例えば、無機粒子を屈折率調整剤として用いるのであれば、その中央粒径は1〜10nmが好適である。
-Median particle diameter of inorganic particles The median particle diameter of these inorganic particles (primary particles) is not particularly limited, but is usually about 1/10 or less of the phosphor particles. Specifically, those having the following median particle diameter are used according to the purpose. For example, if inorganic particles are used as the light scattering material, the median particle size is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 20 μm or less. For example, if inorganic particles are used as the aggregate, the median particle diameter is preferably 1 μm to 10 μm. For example, if inorganic particles are used as a thickener (thixotropic agent), the median particle size is preferably 10 to 100 nm. For example, if inorganic particles are used as the refractive index adjuster, the median particle size is preferably 1 to 10 nm.
・無機粒子の混合方法
無機粒子を混合する方法は特に制限されない。通常は、蛍光体と同様に遊星攪拌ミキサー等を用いて脱泡しつつ混合することが推奨される。例えばアエロジルのような凝集しやすい小粒子を混合する場合には、粒子混合後必要に応じビーズミルや三本ロールなどを用いて凝集粒子の解砕を行なってから蛍光体等の混合容易な大粒子成分を混合しても良い。
-Mixing method of inorganic particles The method of mixing inorganic particles is not particularly limited. Usually, it is recommended to mix while defoaming using a planetary stirring mixer or the like in the same manner as the phosphor. For example, when mixing small particles that easily aggregate, such as Aerosil, after mixing the particles, break up the aggregated particles using a bead mill or three rolls if necessary, then mix large particles such as phosphor You may mix an ingredient.
・無機粒子の含有率
封止材中における無機粒子の含有率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、その適用形態により自由に選定できる。ただし、当該無機粒子を含有する部材における無機粒子の含有率は、その適用形態により選定することが好ましい。例えば、無機粒子を光散乱剤として用いる場合は、その部材内における含有率は0.01〜10重量%が好適である。また、例えば、無機粒子を骨材として用いる場合は、その部材内における含有率は1〜50重量%が好適である。また、例えば、無機粒子を増粘剤(チキソ剤)として用いる場合は、その部材内における含有率は0.1〜20重量%が好適である。また、例えば、無機粒子を屈折率調整剤として用いる場合は、その部材内における含有率は10〜80重量%が好適である。無機粒子の量が少なすぎると所望の効果が得られなくなる可能性があり、多すぎると硬化物の密着性、透明性、硬度等の諸特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
-Content rate of inorganic particle The content rate of the inorganic particle in a sealing material is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, and can be freely selected by the application form. However, the content of the inorganic particles in the member containing the inorganic particles is preferably selected according to the application form. For example, when inorganic particles are used as the light scattering agent, the content in the member is preferably 0.01 to 10% by weight. For example, when inorganic particles are used as the aggregate, the content in the member is preferably 1 to 50% by weight. For example, when using inorganic particles as a thickener (thixotropic agent), the content in the member is preferably 0.1 to 20% by weight. For example, when inorganic particles are used as the refractive index adjuster, the content in the member is preferably 10 to 80% by weight. If the amount of inorganic particles is too small, the desired effect may not be obtained, and if it is too large, various properties such as adhesion, transparency and hardness of the cured product may be adversely affected.
なお、無機粒子の含有率は、前出の蛍光体の含有率と同様に測定することが出来る。 In addition, the content rate of an inorganic particle can be measured similarly to the content rate of the above-mentioned fluorescent substance.
本実施形態においては、封止部23は透明の封止材に蛍光体を分散させて構成されているものとする。
In this embodiment, the sealing
(2−4.発光部に関するその他の事項)
半導体発光装置100においては、発光部2は複数設けられる。本実施形態では図1に示すように発光部2を4つ設けた例を挙げているが、発光部2の数は2以上であれば4つに限定されるものではない。このように発光部2を複数設けることにより、照明用途に適した面発光体を得ることが出来る。
(2-4. Other matters regarding the light emitting section)
In the semiconductor
また、複数設けられた発光部2から発せられる光は同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、半導体発光装置100を青色、緑色又は赤色の発光装置として構成する場合は、それぞれ、全ての発光部2から青色、緑色又は赤色の光が発せられるように半導体発光素子21及び蛍光体を選択すればよい。また、半導体発光装置100を白色の発光装置として構成する場合は、発光部2のいずれかが青色、いずれかが緑色、残りが赤色の光を発するように半導体発光素子21及び蛍光体を選択し、その光の混色が白色となるようにすればよい。前記のように複数ある発光部2の色が互いに異なる場合は、外部の調光回路によりこれらの発光部2の発光強度を独立に調節し、半導体発光装置100から発せられる光の色調を可変とすることができる利点がある。また例えば、複数ある発光部2のいずれかが白色で、他が赤、青、緑、電球色の何れかから選択される組み合わせとなるように白色の発光装置を構成しても良い。この場合には、半導体発光装置100から発せられる光が単色のみを混色するより短い距離で混色可能となり、より薄型の調光可能照明装置とすることができる。
本実施形態では、前記混色により半導体発光装置100から白色の光が発せられるように構成されているものとする。
Moreover, the light emitted from the
In the present embodiment, it is assumed that white light is emitted from the semiconductor
配線基板1のどの位置に発光部2を設けるかについても制限はなく、半導体発光装置100の用途等に応じて任意に設定できる。本実施形態の半導体発光装置100においてはパッケージを使用することなく発光部2を構成しているため、発光部2間の距離を小さくすることができ、これに伴って半導体発光素子21間の距離も小さくすることができるため、半導体発光装置100から発せられる光の輝度むらを抑制できる。
There is no restriction as to where the
(3.作用)
以上のような半導体発光装置100によれば、半導体発光素子21から発せられた光は封止部23内の蛍光体により波長変換され、発光部2から半導体発光装置100の外部に発せられる。この際、各発光部2から発せられた光が異なっている場合には、各発光部2から発せられた光が混色された色(本実施形態では白色)の光が半導体発光装置100から発せられることになる。
(3. Action)
According to the semiconductor
また、本実施形態の半導体発光装置100は、発光部2を複数備えるとともに、それぞれの発光部2から発せられる光の色が異なっている。このため、半導体発光素子21から発せられる光の強さを発光部2毎に制御することで、半導体発光装置100から発せられる光の色調を調整することができる。例えば、赤みを帯びた白色の光を半導体発光装置100から発するようにしたい場合には、赤色の光に対応する発光部2内の半導体発光素子21に供給する電力を、それ以外の発光部2内の半導体発光素子21に供給する電力に比べて大きくなるように制御すればよい。これにより長期使用時の蛍光体劣化等に伴う半導体発光装置100の色ずれの補正や、生活リズムや使用環境に合わせた色調の調整を簡便に行なうことができ、より快適な照明光源とすることが可能となる。
In addition, the semiconductor
ところで、白色光源としての用途に注目すると、半導体発光装置100を一般照明用途や色調可変の照明用白色光源として使用する場合には、半導体発光素子21の発光波長は近紫外から紫外の光であることが特に好ましい。この場合、半導体発光素子21が発する光のピーク発光波長の具体的数値としては、通常350nm以上、好ましくは380nm以上、また、通常430nm以下、好ましくは420nm以下である。また、蛍光体は近紫外から紫外の光を赤、青、緑に変換するものを各々選択することが特に好ましい。これらの組み合わせにより得られる白色光源は、色調を変化させた際に平均演色性指数Raの変動及び発光効率の変動が少なく、特に赤みの強い電球色など色温度が低い領域において青励起の白色光源より発光効率の低下が少ない。この結果調光による不要な輝度の変化や駆動電圧変動、演色指数の低下が起きにくく調光回路設計に対する負荷が小さくなり、安価で高品質の照明装置を構成することが可能となる。
By the way, paying attention to the use as a white light source, when the semiconductor
(4.製造方法)
半導体発光装置100の製造を行うためには、例えば、配線基板1上に堰22を設ける堰形成工程と、封止部23を配線基板1上に塗設する封止部塗設工程とを行えばよい。以下、この製造方法について説明する。
(4. Manufacturing method)
In order to manufacture the semiconductor
(4−1.堰形成工程)
半導体発光装置100の形成には、まず配線基板1を用意する。通常、この配線基板1に半導体発光素子21を配置した後、当該配線基板1上に堰22を設ける。ただし、半導体発光素子21は、堰22を設けた後、封止部23を塗設する前に配線基板1に配置してもよい。
(4-1. Weir formation process)
To form the semiconductor
堰22を設ける手段に制限は無いが、通常は、堰22の材料を配線基板1上の所望の部位に配置することで、当該材料により所望の形状を描画して、堰22を形成する。この場合、描画の方法に制限は無いが、例えば、インクジェット、ディスペンサー等による描画法;凹版印刷、凸版印刷、平板印刷、孔版印刷(スクリーン印刷等)等の印刷法;レジスト法などを用いることができる。中でも、ディスペンサーによる描画法、スクリーン印刷、レジスト法が好ましい。
The means for providing the
ディスペンサーとは、液状の材料を定量計量し、定量吐出する装置である。この装置は通常、高精度に圧力、時間等を制御されたエアパルスを作り出し、これがシリンジ等の容器に注入された材料を様々なサイズ、形状のノズル先端から押し出すものである。この場合の温度、湿度、圧力などに制限は無いが、通常、0℃以上100℃以下、湿度5RH%以上90RH%以下、圧力1Pa以上200kPa以下で行なう。
A dispenser is a device that quantitatively measures a liquid material and discharges it quantitatively. This apparatus normally generates an air pulse whose pressure, time, etc. are controlled with high precision, and this pushes out the material injected into a container such as a syringe from the nozzle tips of various sizes and shapes. In this case, the temperature, humidity, pressure and the like are not limited, but are usually 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, humidity 5RH% or higher and 90RH% or lower, and
また、ディスペンサーでは、ノズル先端より吐出する材料を対象に滴下し、描画する。この描画は、手動、自動のいずれでも可能である。しかし、寸法の安定性の面から、自動のディスペンシングステージ(二次元の動きを記憶させたり、コンピュータにより制御させたりすることで、電子図面を直接描画させることができる装置)等を用いることが好ましい。 Moreover, in a dispenser, the material discharged from the nozzle tip is dripped and drawn on the object. This drawing can be performed manually or automatically. However, from the viewpoint of dimensional stability, an automatic dispensing stage (an apparatus capable of directly drawing an electronic drawing by storing a two-dimensional movement or controlled by a computer) or the like may be used. preferable.
また、シリンジ等の容器に材料を注入した後には、十分に泡抜き操作(脱泡操作)を行なうことが好ましい。材料に泡が混入すると、描画中にノズルからの吐出が断続的になり、描画精度の低下を招く可能性がある。また、肉眼では見えにくいような100μm以下程度の泡も除去することが望ましい。
泡抜き操作の方法に制限は無いが、例えば、真空下で材料を遠心させ(自転、公転タイプ)、または、超音波をかけて泡抜きすることができる。また、シリンジ等の容器に注入する前、及び/又は、シリンジ等に注入した後に処理することが好ましい。更に、シリンジにノズルを接続するときに泡が混入することがあるので、描画前に十分にノズルからの吐出を行ない、吐出を安定させることも好ましい。
Moreover, after inject | pouring material into containers, such as a syringe, it is preferable to fully perform foam removal operation (defoaming operation). When bubbles are mixed in the material, the ejection from the nozzles becomes intermittent during drawing, which may lead to a reduction in drawing accuracy. It is also desirable to remove bubbles of about 100 μm or less that are difficult to see with the naked eye.
Although there is no restriction | limiting in the method of defoaming operation, For example, a material can be centrifuged under a vacuum (autorotation, revolving type), or it can defoam by applying an ultrasonic wave. Moreover, it is preferable to process before inject | pouring into containers, such as a syringe, and / or after inject | pouring into a syringe etc. Furthermore, since bubbles may be mixed when the nozzle is connected to the syringe, it is also preferable to discharge from the nozzle sufficiently before drawing to stabilize the discharge.
ディスペンサーの操作条件と材料の特性とによって、堰22の寸法をコントロールすることができる。例えば、堰22の高さは、材料の粘度が高いほど、材料のチキソ性が高いほど、ノズル径が大きいほど、描画速度が遅いほど、硬化時の粘度低下が小さいほど、高くすることができる。また、重ね塗りを行なうことにより、更に高くすることも可能である。また、例えば、堰22の幅は、材料の粘度が低いほど、チキソ性が低いほど、ノズル径が大きいほど、速度が遅いほど、粘度低下が大きいほど、広くできる。また、水平方向に隣接した多重描画を行なうことにより、更に広くすることができる。さらに、隣接する複数のノズルを備えたディスペンサーを用いると、一度の描画で水平方向に隣接した多重描画を行なうことが可能である。
The dimensions of the
また、スクリーン印刷とは、孔版と呼ばれる印刷技術の一種であり、版に微細な孔を多数設け、圧力によって孔を通過した液状の材料を転写する印刷方法である。具体的には、メッシュとマスクで構成するスクリーンを印刷対象に重ねておき、上から材料を供給しながらステージでスクリーンを押し当てる。これにより、マスクの開口部に当たるメッシュから材料が吐出され、マスク開口部と同じ画像が形成される。 Screen printing is a kind of printing technique called stencil printing, and is a printing method in which a large number of fine holes are provided in a plate and a liquid material passing through the holes is transferred by pressure. Specifically, a screen composed of a mesh and a mask is stacked on a printing target, and the screen is pressed on the stage while supplying materials from above. Thereby, the material is ejected from the mesh that hits the opening of the mask, and the same image as the mask opening is formed.
スクリーン印刷の操作条件によって、堰22の寸法をコントロールすることができる。例えば、堰22の高さは、メッシュスクリーンの厚みが厚いほど、開口率が大きいほど、高くすることができる。また、繰り返し印刷することにより、更に高くすることも可能である。なお、堰22の幅は、通常はマスクの寸法に従う。
The dimensions of the
また、レジスト法とは、堰22の材料としてレジスト材料を用いて、このレジスト材料を配線基板1へ塗布し、現像により所望の画像を形成させる方法である。レジスト材料としては、ポジ型、ネガ型のいずれのものを用いることもできる。ポジ型のレジスト材料としては、例えば感光性ポジ型樹脂または樹脂組成物を使用することができる。一方、ネガ型のレジスト材料としては、例えば光重合性及び/又は熱重合性の樹脂または樹脂組成物を使用することができる。配線基板1へのレジスト材料の塗布方法としては、従来公知の方法、例えば、スピナー法、ワイヤーバー法、フローコート法、スリット・アンド・スピン法、ダイコート法、ロールコート法、スプレーコート法等によって行なうことができる。配線基板1へのレジスト材料の塗布後は、例えば感光性レジスト材料を用いる場合は、レジスト塗布の後、露光工程、現像工程、熱処理工程等を経て、所望の画像を形成することができる。
The resist method is a method in which a resist material is used as the material of the
また、堰22を配線基板1の表面で硬化させるのではなく、予め成形した堰22を用意し、用意した堰22を配線基板1に実装することによって配線基板1上に堰22を設けるようにしてもよい。成形方法としては、例えば、トランスファー成型法、射出成型法、インプリント法、スタンピング法など公知の成型法が挙げられる。特に、堰22を熱可塑性樹脂等で形成する場合、前記のような成形方法を採用することが好ましい。ただし、熱可塑性樹脂により堰22を形成する場合であっても、配線基板1の耐熱性が十分確保できるのであれば、高温のノズルから溶融した熱可塑性樹脂を配線基板1上に押し出して堰22を描いても良い。しかし、熱可塑性樹脂は、通常200℃を超える高融点であるので、配線基板1と堰22との間に不要な応力が生じないようにまず目的の堰22の形状に成型した後に配線基板1に熱融着又は接着させる方法が好ましい。
In addition, instead of curing the
上述した方法の中でも、ディスペンサーにより堰22を設けることが好ましい。ディスペンサーを用いる場合、工程が複雑でないため、オーダーに応じた多種のデザイン設計が容易であり、また、堰22を稜線を有さない形状にしてその表面を滑らかな凸曲面のみで形成できるため、封止部23と堰22との境界における光取り出し効果も優れるためである。
また、前記の方法は、2以上の方法を組み合わせて実施することもできる。
Among the methods described above, it is preferable to provide the
Moreover, the said method can also be implemented combining 2 or more methods.
なお、前記のように堰22を稜線を有さない形状に形成する場合には、例えば、前記の方法により堰22を形成した後、当該堰22を熱溶融させる等の方法により、その表面を曲面状にする処理を行なうことが好ましい。
In addition, when forming the
(4−2.封止部塗設工程)
堰形成工程の後、封止材の塗布により、封止部23を配線基板1上に塗設する封止部塗設工程を行なう。
前記の封止部23を塗設する場合、封止材の塗布方法に制限はない。塗布方法の例を挙げると、キャスト法、スピン法、ディップ法などを用いることができる。キャスト法とは
、所定量の液状の封止材を塗布面にのせ、自動的に又は刷毛などにより塗り広げる方法である。また、スピン法とは、遠心力により塗布面に載せた液状の封止材を均一膜厚にする方法である。さらに、ディップ法とは、液状の封止材に塗布面を浸し、一定速度で引き上げることにより、塗布面に所定量の封止材を付着させる方法である。中でも、堰22で囲まれた範囲に均一膜厚で封止材を塗布するにはキャスト法が好ましい。他の方法では、堰22に液溜りが生じやすく、均一な膜厚を実現しにくいので、封止部23における導光特性の悪化を招く可能性がある。
(4-2. Sealing part coating step)
After the weir formation step, a sealing portion coating step is performed in which the sealing
When the sealing
キャスト法の塗布条件に制限は無いが、通常は、ディスペンサーを用いて所定量の封止材を所定の位置に吐出する。この際、粘性を低く調節した液状の封止材をディスペンサーで計量吐出し、時間をおいたり、振動を与えたりして、膜面を均一化(レベリング)させることが好ましい。また、膜面の均一化のためには、ディスペンサーのマルチノズルを用いることも有用である。
キャスト法で封止材の塗布を行なう場合の温度、湿度、圧力等の条件に制限は無いが、通常は、温度0℃以上100℃以下、相対湿度5%以上90%以下、圧力1Pa以上200kPa以下が好ましい。また、結露を生じるような環境は、好ましくない。
Although there is no restriction | limiting in the application | coating conditions of a casting method, Usually, a predetermined amount of sealing materials are discharged to a predetermined position using a dispenser. At this time, it is preferable that a liquid sealing material whose viscosity is adjusted to be low is measured and discharged by a dispenser, and the film surface is made uniform (leveling) by taking time or applying vibration. In order to make the film surface uniform, it is also useful to use a multi-nozzle of a dispenser.
There are no restrictions on the conditions such as temperature, humidity, pressure, etc. when the sealing material is applied by the casting method, but usually the temperature is 0 ° C. or more and 100 ° C. or less, the relative humidity is 5% or more and 90% or less, and the pressure is 1 Pa or more and 200 kPa. The following is preferred. Also, an environment that causes condensation is not preferable.
封止材の塗布の際、形成する塗膜の厚さに制限は無いが、通常300μm以上、中でも400μm以上、特には500μm以上が好ましく、また、通常5mm以下、中でも2mm以下、特には1mm以下が好ましい。塗膜が薄すぎると光の導光量が制限され、暗くなったり、蛍光体を分散した場合には波長変換が不十分となったりする可能性があり、厚すぎると重く大きくなるため、小型部品としての魅力が薄れる可能性がある。 Although there is no limitation on the thickness of the coating film to be formed when applying the sealing material, it is usually 300 μm or more, preferably 400 μm or more, particularly 500 μm or more, and usually 5 mm or less, especially 2 mm or less, particularly 1 mm or less. Is preferred. If the coating is too thin, the amount of light that can be guided is limited, and it may become dark, or if the phosphor is dispersed, wavelength conversion may be insufficient. There is a possibility that the charm as will fade.
ただし、封止部23の塗設の際、封止材は、通常、前記の堰22を利用してその塗膜の各領域の形成位置を制御される。即ち、封止材が前記の堰22によって堰き止められるようにして塗布される結果、形成される塗膜の平面形状(即ち、塗設される封止部23の平面形状)は、堰22により描画された形状に応じて堰22に区画された領域ごとにその平面形状を制御される。
このように、堰形成工程の後で封止部塗設工程を行なうことで、予め設けておいた堰22によって封止材の塗膜の平面形状(即ち、封止部23の平面形状)を容易に且つ自由に設計できる。また、堰22を利用して、堰22により区画された領域毎に異なる封止材で、塗膜を容易且つ自由に設計できる。このため、大幅な形状及び規格の変更を行なわなくとも、封止部23のデザインを自由に設計することが可能になっている。
However, when the sealing
Thus, by performing the sealing portion coating step after the dam formation step, the planar shape of the coating film of the sealing material (that is, the planar shape of the sealing portion 23) is provided by the
封止材を塗布した後、配線基板1上に塗布した封止材を硬化させて封止部23を形成する。硬化の方法は、封止材の種類に応じて適切な条件を任意に選択すればよい。封止材は、通常、光硬化性、熱硬化性及び光熱硬化性のいずれかに分類されるため、各封止材のタイプに応じた条件を設定すればよい。
After applying the sealing material, the sealing material applied on the
例えば封止材が光硬化性である場合には、硬化に適した波長の光を照射すればよい。以下、具体例を挙げて説明する。
光硬化性の封止材には、重合して硬化に係る部分の構造に応じて、アクリル系、メタクリル系、エポキシ系などの種類がある。このうち、アクリル系及びメタクリル系のものは、通常、ラジカル発生型の重合開始剤を併用する。したがって、重合開始剤のラジカル発生に適した波長の光(例えば、紫外線)を照射して、当該アクリル系及びメタクリル系の封止材を硬化させればよい。このラジカル発生型の重合開始剤の例としては、アルキルフェノン系、アシルフォスフィンオキサイド系、チタノセン系、オキシムエステル系などが挙げられ、これらは1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに、例えばアミノベンゾエート系等の重合促進剤を併用することもある。
For example, when the sealing material is photocurable, light having a wavelength suitable for curing may be irradiated. Hereinafter, a specific example will be described.
The photo-curable sealing material includes acrylic, methacrylic, and epoxy types depending on the structure of the portion that is polymerized and cured. Among these, acrylic and methacrylic ones are usually used together with a radical-generating polymerization initiator. Therefore, the acrylic and methacrylic sealing material may be cured by irradiating light (for example, ultraviolet rays) having a wavelength suitable for generating radicals of the polymerization initiator. Examples of this radical-generating polymerization initiator include alkylphenone-based, acylphosphine oxide-based, titanocene-based, oxime ester-based, and the like. These may be used alone or in combination of two or more These combinations and ratios may be used together. Furthermore, a polymerization accelerator such as aminobenzoate may be used in combination.
また、エポキシ系の封止材は、光のみで硬化するもの、及び、光と熱とのいずれでも硬化するものがある。通常、このエポキシ系の封止材を硬化させる場合には、カチオン発生型の重合開始剤を併用し、重合開始剤のカチオン発生に適した波長の光及び/又は熱を加えて硬化させる。このカチオン発生型の重合開始剤の例としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩などが挙げられ、これらは1種のみでも、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してでも用いられる。中でも、主に光のみで硬化させる場合には、PF6(ヘキサフルオロフォスフェート)の塩等が好適であり、また、光及び熱で硬化させる場合には、SbF6(ヘキサフルオロアンチモン)の塩等が好適である。 Some epoxy-based sealing materials are cured only by light, and others are cured by either light or heat. Usually, when this epoxy-based sealing material is cured, a cation-generating polymerization initiator is used in combination, and light and / or heat having a wavelength suitable for cation generation of the polymerization initiator is applied and cured. Examples of the cation-generating polymerization initiator include sulfonium salts and iodonium salts, which can be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio. Among them, a salt of PF 6 (hexafluorophosphate) or the like is preferable when it is cured mainly only by light, and a salt of SbF 6 (hexafluoroantimony) when it is cured by light or heat. Etc. are suitable.
一方、封止材が熱硬化性である場合には、封止材を塗布後、加熱することにより硬化を行なう。加熱の方式に制限は無いが、例えば、熱風を当てる、ヒートブロックからの電熱を利用する、マイクロウェーブを利用する、輻射熱を利用する、などの方式が挙げられる。通常は、定置式の箱型オーブン、ホットプレート、電子レンジ、遠赤炉などを用いることが好ましい。 On the other hand, when the encapsulant is thermosetting, the encapsulant is applied and then cured by heating. Although there is no restriction | limiting in the system of a heating, For example, the system of using a hot air, using the electric heat from a heat block, using a microwave, using a radiant heat, etc. are mentioned. Usually, it is preferable to use a stationary box oven, a hot plate, a microwave oven, a far-infrared furnace, or the like.
封止材が重縮合型の硬化メカニズムをもつ場合には、通常、封止材中には重合に伴って揮発する成分が存在する。これらの揮発成分を除去することによって重合を更に促進できるため、硬化に用いる装置は、硬化の際の雰囲気を新鮮なガスで置換する手段を有することが好ましい。特に脱水縮合型の封止材の場合、例えば、定期的に硬化還流ガスの置換を行なったり、ガスの流通下で硬化を行なったり、流通ガスの乾燥を行なったり、硬化還流乾燥剤を配置したりすることが好ましい。ただし、硬化速度の制御により封止材の硬化物の表面性状又は内部応力を調節するときには、適宜、雰囲気ガスの置換量を制御することが好ましい。 When the sealing material has a polycondensation type curing mechanism, a component that volatilizes with polymerization is usually present in the sealing material. Since the polymerization can be further accelerated by removing these volatile components, it is preferable that the apparatus used for curing has a means for replacing the atmosphere during curing with fresh gas. Especially in the case of a dehydration-condensation type sealing material, for example, the replacement of the curing reflux gas is performed periodically, the curing is performed under the circulation of the gas, the circulation gas is dried, or the curing reflux drying agent is disposed. Is preferable. However, when the surface property or internal stress of the cured material of the sealing material is adjusted by controlling the curing rate, it is preferable to appropriately control the replacement amount of the atmospheric gas.
また、加熱炉を用いて加熱を行なう場合には、枚様処理、回分処理、移動ベルト、炉内を通過させる連続処理、担当数をまとめて炉に入れる処理のいずれを用いてもよく、生産性により選択できる。また、加熱炉としては、例えばトンネル炉、箱型炉などが好適に用いられる。 In addition, when heating is performed using a heating furnace, any of sheet processing, batch processing, moving belt, continuous processing for passing through the furnace, and processing for putting the number of persons in charge into the furnace together may be used. Can be selected according to gender. Moreover, as a heating furnace, a tunnel furnace, a box furnace, etc. are used suitably, for example.
ところで、堰22及び封止部23の材料の中には、硬化により収縮することがある。したがって、これらの材料は、圧縮や引張りに対して耐性を有していることが好ましい。以下、この点を、例を挙げて説明する。
通常、堰22及び封止部23に対して配線基板1は異なる熱膨張係数を有する。例えば、熱硬化時に熱によって硬化されると、当該硬化した封止部23は室温に冷却される際に収縮することがある。その収縮の傾向が配線基板1の構成材料よりも封止部23の構成材料の方が大きいと、大きな引っ張り応力が封止部23に加わる。その際、応力を緩和できなくなると接着力の弱い部分に力が集中するため、剥離や割れが生じることがある。また、剥離や割れが生じない場合でも、配線基板1が変形することがある。剥離、破壊、変形等が生じると、そこで導光された光が遮断され、封止部23が導光部材として機能しなくなる可能性がある。また、通常は半導体発光素子21が発熱する。このため、半導体発光素子21の直近では、半導体発光素子21を構成する材料と封止部23の構成材料との間での熱膨張係数の差により大きな応力が発生し、接着不良などが起きやすくなる。
以上のような観点から、封止部23の材料自身が、大きく応力緩和するものが好ましい。具体的には、硬度が低いもの、及び/又は、ゴム性を有しているものが好ましい。
By the way, some materials of the
Usually, the
From the above viewpoint, it is preferable that the material itself of the sealing
具体的な物性値を挙げると、封止部23の材料は、デュロメータタイプAによる硬度測定値(ショアA)が、通常5以上、好ましくは7以上、より好ましくは10以上、また、通常90以下、好ましくは80以下、より好ましくは70以下である。上記範囲の硬度測定値を有することにより、半導体発光装置100は、封止部23にクラックが発生しにくく、耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れるという利点を得ることができる。
As specific physical property values, the material of the sealing
また、半導体発光装置100が直接露出する状態で使用される場合には、封止部23の材料は外力によるワイヤの切断や半導体発光素子の破損を防止するに足りる機械的強度を有することが好ましい。この場合は、デュロメータタイプDによる硬度測定値(ショアD)が、通常5以上、好ましくは7以上、より好ましくは10以上、また、通常80以下、好ましくは70以下、より好ましくは60以下である。ただしこのような高硬度の部材は前述の低硬度の部材と比較すると耐リフロー性や耐温度サイクル性に劣る場合があるので、半導体発光素子や配線の近傍に低硬度、外周部に高硬度の部材を用いて層構造としても良い。例えば上述した特徴〈1〉〜〈3〉のうち1つ以上を有する縮合型シリコーン系材料は、接着性に優れるため、層構造としても層間剥離することなく長期にわたり使用することができる。
Further, when the semiconductor
(4−3.その他の工程)
上述した堰形成工程および封止部塗設工程の工程前、工程中及び工程後のいずれかにおいて、その他の工程を行なうようにしてもよい。
例えば、封止部23を2層以上の層により構成する場合は、前記の封止部塗設工程を繰
り返し行うようにしてもよい。
また、例えば、堰22及び封止部23を形成する前に、配線基板1に、表面処理を行なうようにしてもよい。そのような表面処理の例としては、例えばプライマーやシランカップリング剤を用いた密着改善層の形成、酸やアルカリなどの薬品を用いた化学的表面処理、プラズマ照射やイオン照射・電子線照射を用いた物理的表面処理、サンドブラストやエッチング・微粒子塗布などによる粗面化処理等が挙げられる。また、密着性改善のための表面処理としては、その他に例えば、特開平5−25300号公報、稲垣訓宏著「表面化学」Vol.18 No.9、pp21-26、黒崎和夫著「表面化学」Vol.19 No.2、pp44-51(1998)等に開示される公知の表面処理方法が挙げられる。さらに、オゾン処理を行なうことも可能である。
(4-3. Other steps)
Other steps may be performed either before, during or after the dam formation step and the sealing portion coating step.
For example, when the sealing
Further, for example, the surface treatment may be performed on the
(5.本実施形態の主要な利点)
上述したように、本実施形態の半導体発光装置100は、パッケージを用いることなく安価に製造することが可能である。
また、本実施形態の半導体発光装置100は、パッケージが不要であることから、薄型化が容易であり、薄型の発光デバイスに対して良好に適用できる。
(5. Main advantages of this embodiment)
As described above, the semiconductor
In addition, since the semiconductor
さらに、本実施形態の半導体発光装置100は堰22を有しており、且つ堰22の高さH1が封止部23の高さH2と略等しいか高いため、製造の際に封止材の粘度、チキソ性などの物性の精密な制御が不要であり、広範な封止材を用いて半導体発光素子21を適切に封止することが可能である。
Furthermore, the semiconductor
また、本実施形態の半導体発光装置100は、配線基板1の支持体として熱伝導率が高いものを備えているため、半導体発光素子21から発せられる熱を外部に効率よく放熱することが可能である。特に、半導体発光素子21を配線基板1に直接設けているため、配線基板1の裏側には基本的には配線を形成する必要が無く、このため配線基板1の裏面に直接にヒートシンクを設けることが可能となり、前記放熱の効率をより一層高めることが可能である。
In addition, since the semiconductor
さらに、特許文献2記載の技術のように封止部を凸面形状に形成した場合、複数の半導体発光素子を用いると半導体発光素子の位置によりレンズ面が不均一となり、レンズ効果にばらつきが生じていたが、本実施形態のように封止部23を平面又は凹面に形成すればこのようなばらつきは生じず、発光部2から発せられる光を的確に制御できる。
Further, when the sealing portion is formed in a convex shape as in the technique described in
また、本実施形態の半導体発光装置100における堰22は稜線を有さない形状に形成されているため、堰22で反射して発光部2から出てくる光の光取り出し効果を向上させることができる。
In addition, since the
[その他の実施形態]
本発明の半導体発光装置及びその製造方法は、上述した実施形態におけるものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
例えば、堰22は発光部2毎に独立して設けず、各発光部2に共有されるよう形成してもよい。具体例を挙げると、図6に示すように、堰22を格子状に形成し、その堰22に囲まれた領域に封止部23を設けるようにしてもよい。なお、図6は本発明の別の実施形態としての半導体発光装置を模式的に表す平面図であり、図1〜3と同様の符号は、図1〜3と同様のものを示す。
[Other Embodiments]
The semiconductor light-emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to those in the above-described embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
For example, the
また、例えば、半導体発光装置100に配線基板1及び発光部2以外の部材を備えさせてもよい。具体例を挙げると、図7に示すように、発光部2の上部、即ち、発光部2から光が発せられる部分に、レンズシート等の配向素子25を設けてもよい。なお、図7は本発明の別の実施形態としての半導体発光装置の発光部の一つの縦断面を模式的に示す断面図であり、図3と同様の符号は、図3と同様のものを示す。
Further, for example, the semiconductor
また、例えば、封止部23に蛍光体を含有させず、半導体発光素子21が発する光を波長変換せずに発光部2から発せられるようにしてもよい。
また、半導体発光素子21が備える複数の発光部のうち、少なくとも一つが上述した発光部2の構成を有していれば他の発光部はその他の構成となっていてもよいが、前記実施形態のように、複数の発光部がいずれも発光部2の構成を有していることが好ましい。
Further, for example, the
In addition, as long as at least one of the plurality of light emitting units included in the semiconductor
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and may be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention. Can do.
[1.封止材液の用意]
[1−1]合成例1
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルXC96−723を390g、メチルトリメトキシシランを10.41g、及び、触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトネート粉末を0.280gを、攪拌翼と、分留管、ジムロートコンデンサ及びリービッヒコンデンサとを取り付けた500ml三つ口コルベン中に計量し、室温にて15分触媒の粗大粒子が溶解するまで攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。
[1. Preparation of sealing material liquid]
[1-1] Synthesis example 1
390 g of Silanol Dimethyl Silicone Oil XC96-723 at both ends made by Momentive Performance Materials Japan GK, 10.41 g of methyltrimethoxysilane, and 0.280 g of zirconium tetraacetylacetonate powder as a catalyst, stirring blade Were weighed in a 500 ml three-necked Kolben equipped with a fractionating tube, a Dimroth condenser and a Liebig condenser, and stirred at room temperature for 15 minutes until the coarse particles of the catalyst were dissolved. Thereafter, the temperature of the reaction solution was raised to 100 ° C. to completely dissolve the catalyst, and initial hydrolysis was performed while stirring at 500 rpm for 30 minutes at 100 ° C. under total reflux.
続いて留出をリービッヒコンデンサ側に接続し、窒素をSV20で液中に吹き込み生成メタノール及び水分、副生物の低沸ケイ素成分を窒素に随伴させて留去しつつ100℃、500rpmにて1時間攪拌した。続いて窒素流量をSV40に増やし液中に吹き込みながらさらに130℃に昇温、保持しつつ4.7時間重合反応を継続し、粘度158.7mPa・sの反応液を得た。なお、ここで「SV」とは「Space Velocity」の略称であり、単位時間当たりの吹き込み体積量を指す。よって、SV20とは、1時間に反応液の20倍の体積のN2を吹き込むことをいう。 Subsequently, the distillate was connected to the Liebig condenser side, nitrogen was blown into the liquid with SV20, and methanol, water, and low-boiling silicon components of by-products were distilled off accompanied with nitrogen for 1 hour at 100 ° C. and 500 rpm. Stir. Subsequently, the nitrogen flow rate was increased to SV40 and the polymerization reaction was continued for 4.7 hours while the temperature was raised and maintained at 130 ° C. while blowing into the solution to obtain a reaction solution having a viscosity of 158.7 mPa · s. Here, “SV” is an abbreviation for “Space Velocity” and refers to the volume of blown volume per unit time. Thus, SV20 refers to blowing N 2 in a volume 20 times that of the reaction solution in one hour.
窒素の吹き込みを停止し反応液をいったん室温まで冷却した後、ナス型フラスコに反応液を移し、ロータリーエバポレーターを用いてオイルバス上120℃、1kPaで20分間微量に残留しているメタノール及び水分、低沸ケイ素成分を留去し、粘度260mPa・sの無溶剤の液状の封止材として封止材液を得た。 Nitrogen blowing was stopped and the reaction solution was once cooled to room temperature, then transferred to an eggplant-shaped flask, and methanol and moisture remaining in a minute amount at 120 ° C. and 1 kPa for 20 minutes on an oil bath using a rotary evaporator. The low boiling silicon component was distilled off to obtain a sealing material liquid as a solvent-free liquid sealing material having a viscosity of 260 mPa · s.
上述の封止材液2gを直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに入れ、防爆炉中、微風下、110℃で1時間保持し、次いで150℃で3時間保持したところ、厚さ約1mmの独立した円形透明エラストマー状膜が得られた。 2 g of the above-mentioned sealing material liquid was put into a Teflon (registered trademark) petri dish having a diameter of 5 cm, held at 110 ° C. for 1 hour in a breeze in a breeze, and then held at 150 ° C. for 3 hours. An independent circular transparent elastomeric membrane was obtained.
<蛍光体含有部用の封止材液の調液>
前述の合成例1で合成した封止材液を使用し、下記表1の配合比を参考に合計量2gスケールにて封止材液及び蛍光体を計量した後、シンキー社製攪拌脱泡装置「泡取り錬太郎AR−100」にて混合し、蛍光体含有部を形成するための液状材料(以下、蛍光体含有部形成液Aという)を得た。
また、封止材液として信越化学工業株式会社製シリコーン樹脂LPS2410を使用し、封止材液1gに対するアエロジルRX200の使用量を0.05gの配合比とした他は同様にして合計量2gスケールにて、蛍光体含有部を形成するための液状材料(以下、蛍光体含有部形成液Bという)を得た。
Using the sealing material liquid synthesized in Synthesis Example 1 described above, the sealing material liquid and the phosphor were weighed in a total amount of 2 g scale with reference to the blending ratio in Table 1 below, and then stirred and deaerated by Shinkey A liquid material (hereinafter referred to as “phosphor-containing part forming liquid A”) for forming a phosphor-containing part was obtained by mixing with “Rubber Ryotaro AR-100”.
In addition, except that silicone resin LPS2410 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used as the sealing material liquid and the amount of Aerosil RX200 used per 1 g of the sealing material liquid was changed to a mixing ratio of 0.05 g, the total amount was scaled to 2 g. Thus, a liquid material for forming the phosphor-containing part (hereinafter referred to as phosphor-containing part forming liquid B) was obtained.
[1−2]堰(高屈折率透明)形成液Aの調液
東レダウコーニングシリコーン株式会社製高屈折率シリコーン樹脂JCR6175を4g、日本アエロジル株式会社製ヒュームドシリカ RX200を0.8g混合用容器に計量し、自転・公転方式ミキサー脱泡装置を使用し、遠心脱泡・混合を行なった。その後、容器を真空としてさらに脱泡・混合を行い、屈折率が高く透明な堰を形成するための液状の材料として、堰形成液Aを得た。
[1-2] Preparation of weir (high refractive index transparent) forming liquid A 4 g of high refractive index silicone resin JCR6175 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., 0.8 g of fumed silica RX200 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. Then, centrifugal defoaming and mixing were performed using a rotating / revolving mixer defoaming device. Thereafter, the container was further defoamed and mixed in a vacuum, and a weir forming liquid A was obtained as a liquid material for forming a transparent weir with a high refractive index.
[1−3]堰形成液B(光散乱剤含有)の調液
東レダウコーニングシリコーン株式会社製低屈折率シリコーン樹脂OE6336を4g、Al2O3微粉「CR1(中央粒径400nm)」を0.8g、日本アエロジル株式会社製ヒュームドシリカ RX200を0.7g混合用容器に計量し、自転・公転方式ミキサー脱泡装置を使用し、遠心脱泡・混合を行なった。その後、容器を真空としてさらに脱泡・混合を行い、光散乱剤を含有した堰を形成するための液状の材料として、白色の堰形成液Bを得た。
[1-3] Preparation of weir forming liquid B (containing light scattering agent) 4 g of low refractive index silicone resin OE6336 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., 0% Al 2 O 3 fine powder “CR1 (median particle diameter 400 nm)” .8 g, fumed silica RX200 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. was weighed in a 0.7 g mixing container, and centrifugal defoaming and mixing were performed using a rotation / revolution mixer deaerator. Thereafter, the container was further defoamed and mixed under vacuum to obtain a white weir forming liquid B as a liquid material for forming a weir containing a light scattering agent.
[2.具体的な実施例の操作及び評価の説明]
以下に、堰を設け、蛍光体含有部を備えた模擬発光装置の作製例を示す。なおここで示す例は半導体発光素子を封止しない模擬例であるが、実施例の封止材はいずれも好適に半導体発光素子を封止し得るものであり、熱や光に対する耐久性にも優れるため、一つ或いは複数の半導体発光素子を搭載した配線基板上でも好適に本発明の半導体発光装置を形成することができると考えられる。また、本発明では配線基板を高熱伝導性のメタルベース基板やセラミックスベース基板とすることにより、発光部の温度上昇を抑制し、高輝度長寿命の半導体発光装置を得ることが期待される。
[2. Description of operation and evaluation of specific examples]
Hereinafter, an example of manufacturing a simulated light emitting device provided with a weir and including a phosphor-containing portion will be described. In addition, although the example shown here is a simulation example which does not seal a semiconductor light emitting element, all the sealing materials of an Example can seal a semiconductor light emitting element suitably, and also with respect to durability with respect to heat and light. Since it is excellent, it is considered that the semiconductor light emitting device of the present invention can be suitably formed even on a wiring substrate on which one or a plurality of semiconductor light emitting elements are mounted. In the present invention, it is expected that a semiconductor substrate having a high luminance and a long life can be obtained by suppressing the temperature rise of the light emitting part by using a highly heat conductive metal base substrate or ceramic base substrate as the wiring substrate.
[実施例1]
[堰の塗設と封止部の形成]
白色ソルダーペーストを塗布したガラス繊維強化エポキシ積層板に、ドリルにて3mmφの穴を開け、この穴をLED実装部に見立ててこの穴を取り囲むように前述の堰形成液Aを用いて外径1cmの円弧を描くように堰を描画した。描画には自動ディスペンサーを使用し、ノズル径290μmのシリンジを用いて行なった。この際、当該シリンジのノズルから基板表面までの距離は500μmとした。また、描画速度は10cm/秒とした。さらに、シリンジから堰形成液Aを押し出す際の圧力は、1.5MPaに設定した。
[Example 1]
[Weir coating and sealing formation]
A 3mmφ hole is drilled in a glass fiber reinforced epoxy laminate coated with white solder paste using a drill, and the outer diameter is 1cm using the above-mentioned weir formation liquid A so as to surround the hole as if it was an LED mounting part. A weir was drawn to draw a circular arc. For drawing, an automatic dispenser was used and a syringe having a nozzle diameter of 290 μm was used. At this time, the distance from the nozzle of the syringe to the substrate surface was 500 μm. The drawing speed was 10 cm / second. Furthermore, the pressure when extruding the weir forming liquid A from the syringe was set to 1.5 MPa.
その後、これを空気雰囲気中、150℃、大気圧で1.0時間保持し、堰を硬化させた。これにより、高さ500μm、幅1mmの、稜線のない形状の高屈折透明な堰が得られた。
穴の裏側から耐薬テープを貼り穴を塞いだ後、表側から穴を含む堰の中に蛍光体含有部形成液A 40μlを注入し、150℃で3時間保持して硬化させて、堰の内側に厚さ450μmの蛍光体含有部を形成した。この際、堰の内側にのみ蛍光体含有部形成液Aが塗布され、堰及び穴の外側には漏れ出さなかった。その後、耐薬テープを剥がし、穴を露出させた。
Then, this was hold | maintained at 150 degreeC and atmospheric pressure for 1.0 hour in air atmosphere, and the weir was hardened. As a result, a highly refractive transparent weir having a height of 500 μm and a width of 1 mm and having no ridgeline was obtained.
After sealing the hole with chemical resistant tape from the back side of the hole, 40 μl of the phosphor-containing part forming solution A was injected into the weir containing the hole from the front side, and kept at 150 ° C. for 3 hours to cure, and the inside of the weir A phosphor-containing part having a thickness of 450 μm was formed. At this time, the phosphor-containing part forming liquid A was applied only to the inside of the weir, and did not leak to the outside of the weir and the hole. Thereafter, the chemical resistant tape was peeled off to expose the holes.
[評価]
穴の直下に発光波長405nm、駆動電圧350mA、380〜780nmの積分発光強度550mWの近紫外LEDを密着させて設置し、このLEDから発せられる光を前記の穴を通じて蛍光体含有部に入射させ、蛍光体含有部の上面から蛍光体含有部と堰の発光の様子を観察した。
さらに、以下に説明する要領で、封止材液(合成例1で調製した蛍光体を含まない封止材液)の単独硬化物について、固体Si−NMRスペクトル測定、シラノール含有率の測定、ケイ素含有率の測定を行なった。結果を表2に示す。
[Evaluation]
A near-ultraviolet LED having an emission wavelength of 405 nm, a driving voltage of 350 mA, an integrated emission intensity of 550 mW of 550 mW is installed in close contact immediately below the hole, and light emitted from the LED is incident on the phosphor-containing portion through the hole. The light emission state of the phosphor-containing portion and the weir was observed from the upper surface of the phosphor-containing portion.
Further, in the manner described below, for a single cured product of the encapsulant liquid (encapsulant liquid not containing the phosphor prepared in Synthesis Example 1), solid Si-NMR spectrum measurement, silanol content measurement, silicon The content rate was measured. The results are shown in Table 2.
[封止部を形成する樹脂単独硬化物の分析方法]
[固体Si−NMRスペクトル測定及びシラノール含有率の算出]
実施例1の封止材液(合成例1で調製した蛍光体を含まない封止材液)の単独硬化物について、以下の条件で固体Si−NMRスペクトル測定及び波形分離解析を行なった。得られた波形データより、各々のピークの半値幅を求めた。また、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することによりシラノール含有率を求めた。
[Analyzing Method of Resin Single Cured Forming Sealing Portion]
[Solid Si-NMR spectrum measurement and silanol content calculation]
The solid cured product of the sealing material liquid of Example 1 (sealing material liquid not containing the phosphor prepared in Synthesis Example 1) was subjected to solid Si-NMR spectrum measurement and waveform separation analysis under the following conditions. From the obtained waveform data, the half width of each peak was obtained. Also, from the ratio of the peak area derived from silanol to the total peak area, the ratio (%) of silicon atoms that are silanols in all silicon atoms is obtained, and the silanol content is determined by comparing with the silicon content analyzed separately. Asked.
<装置条件>
装置:Chemagnetics社 Infinity CMX-400 核磁気共鳴分光装置
29Si共鳴周波数:79.436MHz
プローブ:7.5mmφCP/MAS用プローブ
測定温度:室温
試料回転数:4kHz
測定法:シングルパルス法
1Hデカップリング周波数:50kHz
29Siフリップ角:90゜
29Si90゜パルス幅:5.0μs
くり返し時間:600s
積算回数:128回
観測幅:30kHz
ブロードニングファクター:20Hz
基準物質: 固体29Si基準試料用シリコーンゴム
<Device conditions>
Equipment: Chemagnetics Infinity CMX-400 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer
29 Si resonance frequency: 79.436 MHz
Probe: 7.5 mmφ CP / MAS probe Measurement temperature: room temperature Sample rotation speed: 4 kHz
Measurement method: Single pulse method
1 H decoupling frequency: 50 kHz
29 Si flip angle: 90 °
29 Si 90 ° pulse width: 5.0μs
Repeat time: 600s
Integration count: 128 Observation width: 30 kHz
Broadening factor: 20Hz
Reference substance: Silicone rubber for solid 29 Si reference sample
<データ処理法>
512ポイントを測定データとして取り込み、8192ポイントにゼロフィリングしてフーリエ変換した。
<Data processing method>
512 points were taken in as measurement data, zero-filled to 8192 points, and Fourier transformed.
<波形分離解析法>
フーリエ変換後のスペクトルの各ピークについてローレンツ波形及びガウス波形或いは両者の混合により作成したピーク形状の中心位置、高さ、半値幅を可変パラメータとして、非線形最小二乗法により最適化計算を行なった。
なお、ピークの同定はAIChE Journal,44(5),p.1141,1998年等を参考にした。
<Waveform separation analysis method>
For each peak of the spectrum after Fourier transform, optimization calculation was performed by a non-linear least square method using the center position, height, and half width of the peak shape created by Lorentz waveform and Gaussian waveform or a mixture of both as variable parameters.
The peak was identified with reference to AIChE Journal, 44 (5), p. 1141, 1998, etc.
[ケイ素含有率の測定]
封止材液(合成例1で調製した蛍光体を含まない封止材液)の単独硬化物を100μm程度に粉砕し、白金るつぼ中にて大気中、450℃で1時間、ついで750℃で1時間、950℃で1.5時間保持して焼成し、炭素成分を除去した後、得られた残渣少量に10倍量以上の炭酸ナトリウムを加えてバーナー加熱し溶融させ、これを冷却して脱塩水を加え、更に塩酸にてpHを中性程度に調整しつつケイ素として数ppm程度になるよう定容し、セイコー電子社製「SPS1700HVR」を用いてICP分析を行なった。
[Measurement of silicon content]
A single cured product of the sealing material liquid (sealing material liquid not containing the phosphor prepared in Synthesis Example 1) is pulverized to about 100 μm, and in a platinum crucible in air at 450 ° C. for 1 hour, and then at 750 ° C. After baking for 1 hour at 950 ° C for 1.5 hours to remove the carbon component, add 10 times or more of sodium carbonate to a small amount of the resulting residue and heat with a burner to melt, cool this Demineralized water was added, and the volume was adjusted to about several ppm as silicon while adjusting the pH to about neutral with hydrochloric acid, and ICP analysis was performed using “SPS1700HVR” manufactured by Seiko Denshi.
[実施例2]
堰を形成する材料として、光散乱剤を含有する白色の堰形成液Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、堰及び蛍光体含有部を製造した。得られた模擬発光装置について、実施例1と同様にして評価を行なった。結果を表2に示す。
[Example 2]
A weir and a phosphor-containing part were produced in the same manner as in Example 1 except that the white weir forming liquid B containing a light scattering agent was used as the material for forming the weir. The obtained simulated light-emitting device was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[実施例3]
蛍光体含有部の形成材料として蛍光体含有部形成液Bを使用し、硬化条件を150℃1時間としたこと以外は実施例1と同様にして、堰及び蛍光体含有部を形成した。得られた模擬発光装置について、実施例1と同様にして評価を行なった。また、蛍光体含有部形成液Bの調製に用いた封止材液(シリコーン樹脂LPS2410)の単独硬化物について、実施例1と同様の測定を行なった。結果を表2に示す。
[Example 3]
The weir and the phosphor-containing part were formed in the same manner as in Example 1 except that the phosphor-containing part forming liquid B was used as a material for forming the phosphor-containing part and the curing condition was 150 ° C. for 1 hour. The obtained simulated light-emitting device was evaluated in the same manner as in Example 1. Moreover, the same measurement as Example 1 was performed about the single hardened | cured material of the sealing material liquid (silicone resin LPS2410) used for preparation of the fluorescent substance containing part formation liquid B. The results are shown in Table 2.
[参考例1]
表面実装型6mm径 窒化アルミパッケージ(リフレクタ部分は銀メッキ)底面の銀メッキ電極に405nmの発光波長を有するフリップチップ型GaN系半導体発光素子12個を金バンプにてフリップボンド実装し、半導体発光装置を作製した。この半導体発光装置にディスペンサーを用いて実施例1と同様の蛍光体含有部形成液A 30μlを滴下し、減圧できるデシケーターボックス中で25℃、1kPaの条件下5分保持して注液時に生じた巻き込み気泡や溶存空気・水分を除去した。この後90℃で2時間次いで110℃で1時間、150℃で3時間保持して形成液を硬化させ、半導体発光装置を得た。得られた半導体発光装置にチップ(半導体発光素子)1個あたり20mAの電流を印加し点灯を行なって、実施例の模擬発光装置との比較を行なった。結果を表2に示す。
[Reference Example 1]
Surface mounted 6 mm diameter aluminum nitride package (reflector part is silver plated) 12 flip chip type GaN-based semiconductor light emitting elements having a light emission wavelength of 405 nm are flip-bond mounted with gold bumps on the silver plated electrode, and the semiconductor light emitting device Was made. 30 μl of the same phosphor-containing part forming liquid A as in Example 1 was dropped into this semiconductor light-emitting device using a dispenser, and the liquid was generated in a desiccator box that could be depressurized and maintained at 25 ° C. and 1 kPa for 5 minutes. Entrained bubbles, dissolved air and moisture were removed. Thereafter, the forming liquid was cured by maintaining at 90 ° C. for 2 hours, then at 110 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours to obtain a semiconductor light emitting device. The obtained semiconductor light emitting device was lit by applying a current of 20 mA per chip (semiconductor light emitting element), and compared with the simulated light emitting device of the example. The results are shown in Table 2.
[参考例2]
白色コーティング層又は絶縁層の材料としてのPEEK樹脂の耐熱耐光性を調べるため、前述の合成例1で得られた封止材液を用いて半導体発光装置を作製し、以下の連続点灯試験を行なった。
[Reference Example 2]
In order to investigate the heat and light resistance of the PEEK resin as the material of the white coating layer or insulating layer, a semiconductor light emitting device was prepared using the sealing material liquid obtained in Synthesis Example 1 described above, and the following continuous lighting test was performed. It was.
[1]半導体発光装置の作製
半導体発光素子であるクリー社製の900μm角チップ「C460−XB900」を、Au−Sn共晶半田シートを介してエムシーオー社製メタルパッケージ上に固着させた。半導体発光素子上の電極から金線にてメタルパッケージ上のピンにワイヤボンディングした。メタルパッケージとしてはエムシーオー株式会社製の「3PINMETAL」(リフレクタは銀メッキ付き銅製9mmΦ、電極ピンまわりのハーメチックシールは低融点ガラス製)を使用した。
半導体発光素子直近のパッケージ底面に三菱樹脂性PEEK樹脂フィルム「IBUKI(登録商標)」を2mm角に切った白色のPEEK樹脂シートを戴置し、その上から前述の合成例1で得られた封止材液40μlを注液して通風乾燥機中で微風下90℃で2時間、次いで110℃で1時間、150℃で3時間保持して封止材液を硬化させ、PEEK樹脂シートを透明の封止材で封入し、波長460nmで発光する半導体発光装置Aを作製した。
[1] Production of Semiconductor Light-Emitting Device A 900 μm square chip “C460-XB900” manufactured by Cree, which is a semiconductor light-emitting element, was fixed on a metal package manufactured by MC Corporation through an Au—Sn eutectic solder sheet. Wire bonding was performed from the electrode on the semiconductor light emitting device to the pin on the metal package with a gold wire. As the metal package, “3PINMETAL” manufactured by MCIO Co., Ltd. (the reflector is made of copper with silver plating 9 mmΦ, and the hermetic seal around the electrode pin is made of low melting glass) was used.
A white PEEK resin sheet obtained by cutting a Mitsubishi resin PEEK resin film “IBUKI (registered trademark)” into 2 mm squares is placed on the bottom of the package in the immediate vicinity of the semiconductor light emitting device, and the sealing obtained in Synthesis Example 1 from above is placed thereon. 40 μl of the stopping material solution was injected, and the encapsulant solution was cured in a draft drier at 90 ° C. for 2 hours, then at 110 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours to cure the PEEK resin sheet. A semiconductor light-emitting device A that emits light at a wavelength of 460 nm was manufactured.
また、半導体発光素子を「C405−XB405」とした他は同じ条件で、波長405nmで発光する半導体発光装置Bを作製した。 A semiconductor light-emitting device B that emits light at a wavelength of 405 nm was manufactured under the same conditions except that the semiconductor light-emitting element was “C405-XB405”.
さらに、封止材による封止を行わない他は上記と同様として、波長460nmで発光する封止材無しの半導体発光装置Cと、波長405nmで発光する封止材無しの半導体発光装置Dとを作製した。 Further, the semiconductor light emitting device C without a sealing material that emits light at a wavelength of 460 nm and the semiconductor light emitting device D without a sealing material that emits light at a wavelength of 405 nm are the same as the above except that sealing with a sealing material is not performed. Produced.
さらに、PEEK樹脂シートの表面に下記の白色フィラー入りペーストを塗布・硬化し、2mm角に切ったものを用いた他は上記半導体発光装置C及びDとそれぞれ同様として、波長460nmで発光する封止材無しの半導体発光装置E(アルミナコート)及び半導体発光装置F(チタニアコート)、並びに、405nmで発光する封止材無しの半導体発光装置G(アルミナコート)及び半導体発光装置H(チタニアコート)を作製した。 Furthermore, the following white filler-containing paste was applied to the surface of the PEEK resin sheet, cured, and the same as the semiconductor light-emitting devices C and D, except that a 2 mm square was used. Semiconductor light emitting device E (alumina coat) and semiconductor light emitting device F (titania coat) without material, and semiconductor light emitting device G (alumina coat) and semiconductor light emitting device H (titania coat) without sealing material that emits light at 405 nm Produced.
<アルミナコート>
混合容器に前述の合成例1で得られた封止材液2g、非凝集タイプアルミナ(Baikowski社製、商品名:CR1、中央粒径0.95ミクロン)0.8g、及び超微粒子状シリカ(日本アエロジル株式会社製、商品名:AEROSIL#RX200)0.2gを入れて混合し、自転・公転方式ミキサー脱泡装置を使用し、遠心脱泡混合を行ない白色のペーストを調製した。
三菱樹脂性PEEK樹脂フィルム「IBUKI(登録商標)」の表面に混合後の白色ペーストをアプリケーター塗布し、通風乾燥機中微風下150℃1時間硬化させ、厚さ50μmのコート層を形成した。
<Alumina coat>
In a mixing container, 2 g of the sealing material liquid obtained in Synthesis Example 1 above, 0.8 g of non-agglomerated type alumina (manufactured by Baikowski, trade name: CR1, median particle size 0.95 microns), and ultrafine silica ( Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name: AEROSIL # RX200) 0.2 g was added and mixed. Using a rotation / revolution mixer deaerator, centrifugal deaeration mixing was performed to prepare a white paste.
The white paste after mixing was applied to the surface of the Mitsubishi resin PEEK resin film “IBUKI (registered trademark)” and applicator was applied, and cured in a draft drier at 150 ° C. for 1 hour to form a coating layer having a thickness of 50 μm.
<チタニアコート>
前述の非凝集タイプアルミナ0.8gの代わりにルチル型チタニア(富士チタン工業株式会社製、商品名TR700)を0.6g用いた他は上記アルミナコート用の白色ペーストと同様にしてペーストを調製し、同様の塗布膜製法で厚さ50μmのコート層を形成した。
<Titania coat>
A paste was prepared in the same manner as the white paste for alumina coating except that 0.6 g of rutile type titania (manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd., trade name TR700) was used instead of 0.8 g of the non-aggregated type alumina described above. A coating layer having a thickness of 50 μm was formed by the same coating film manufacturing method.
[2]連続点灯試験
チップ(半導体発光素子)に、発光面の温度が100±10℃となるように維持しながら350mAの駆動電流を通電して、温度25℃相対湿度50%にて2000時間連続点灯を行った。2000時間後の封止材中のPEEK樹脂シートの外観を目視観察し、点灯直後と比較した。
[2] Continuous lighting test A chip (semiconductor light-emitting element) was energized with a drive current of 350 mA while maintaining the temperature of the light emitting surface at 100 ± 10 ° C., and 2000 hours at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%. Continuous lighting was performed. The appearance of the PEEK resin sheet in the sealing material after 2000 hours was visually observed and compared with immediately after lighting.
この結果、半導体発光装置A、Bいずれも試験前後においてPEEK樹脂シートに着色などの変化は見られなかった。
一方、封止材を用いず直接にPEEK樹脂シートに光照射した半導体発光装置では、波長460nmの光を照射した半導体発光装置C(コート無し)、半導体発光装置E(アルミナコート)、及び半導体発光装置F(チタニアコート)のいずれもシート外観に変化が無かった。一方、波長405nmの光を照射した半導体発光装置D(コート無し)は一部変色が見られたが、半導体発光装置G(アルミナコート)、及び半導体発光装置H(チタニアコート)はいずれも外観に変化無かった。結果を表3に示す。
As a result, in both the semiconductor light emitting devices A and B, there was no change such as coloring in the PEEK resin sheet before and after the test.
On the other hand, in the semiconductor light emitting device in which the PEEK resin sheet is directly irradiated with light without using the sealing material, the semiconductor light emitting device C (no coating), the semiconductor light emitting device E (alumina coating), and the semiconductor light emitting which are irradiated with light having a wavelength of 460 nm None of the devices F (titania coat) changed the sheet appearance. On the other hand, the semiconductor light emitting device D (no coating) irradiated with light having a wavelength of 405 nm was partially discolored, but both the semiconductor light emitting device G (alumina coating) and the semiconductor light emitting device H (titania coating) were in appearance. There was no change. The results are shown in Table 3.
<実施例よりわかること>
実施例1〜3のパッケージを使用しない模擬発光装置は、表面実装型パッケージを使用した参考例1の半導体発光素子と同様に何れも均一な白色に発光した。このことから、実施例1〜3の模擬発光装置に参考例1のように半導体発光素子を直接封止すれば、光取り出し効率高くなりさらに輝度向上すると期待される。
<Understanding from Examples>
The simulated light-emitting devices that did not use the packages of Examples 1 to 3 all emitted uniform white light, similar to the semiconductor light-emitting element of Reference Example 1 that used a surface-mount package. From this, it is expected that if the semiconductor light emitting device is directly sealed in the simulated light emitting devices of Examples 1 to 3 as in Reference Example 1, the light extraction efficiency is increased and the luminance is further improved.
また、上記実施例1〜3では付加型シリコーン樹脂、縮合型シリコーン樹脂のいずれも封止材として好適に使用可能であった。蛍光体含有部の積層が必要である場合には、硬化物にシラノールを含有する縮合型樹脂は層間密着性が高く、封止材としてより好適に使用可能と考えられる。 In Examples 1 to 3, both the addition type silicone resin and the condensation type silicone resin could be suitably used as the sealing material. When it is necessary to laminate the phosphor-containing part, it is considered that the condensed resin containing silanol in the cured product has high interlayer adhesion and can be more suitably used as a sealing material.
半導体発光装置において配線基板を高熱伝導性とし、半導体発光素子を複数搭載し、複数の発光部を設けることにより、低コストで高輝度・高信頼性の面発光光源を得ることが出来ると期待される。さらに半導体発光装置において互いに色の異なる発光部を設け、外部調光回路にて各色独立に光量制御し別途設けた拡散板などを用いてこれらの光を混色させることにより、目的に応じた色調に調光可能と考えられる。 In semiconductor light emitting devices, it is expected that a surface emitting light source with high brightness and high reliability can be obtained at low cost by making the wiring board highly heat conductive, mounting a plurality of semiconductor light emitting elements, and providing a plurality of light emitting portions. The Furthermore, in the semiconductor light emitting device, light emitting portions of different colors are provided, the light amount is controlled independently for each color by an external light control circuit, and these lights are mixed using a separately provided diffusion plate, etc., so that the color tone according to the purpose is obtained. It is considered dimmable.
さらに配線基板の白色コーティング層又はメタルベース基板の絶縁層としてPEEK樹脂を用いた場合、参考例2の結果より、耐熱性に富むため着色などの劣化が起きることなく、長期にわたり輝度を維持することができると期待される。 Furthermore, when PEEK resin is used as the white coating layer of the wiring board or the insulating layer of the metal base board, the brightness is maintained over a long period of time without causing deterioration such as coloring due to its high heat resistance from the result of Reference Example 2. It is expected that
PEEK樹脂は封止材とともに使用すれば、半導体発光素子の発光波長によらず配線基板の白色コーティング材又はメタルベース基板の絶縁材、及び堰の材料として好適に使用できることが期待される。
また、紫外〜近紫外半導体発光素子と共に使用する場合、封止材を介さず直接に半導体発光素子からの強い近紫外光が照射されるとPEEK樹脂シートは着色したが、これは封止材が無いために光照射面が酸素と接触しやすく光酸化が進んだためと考えられる。この場合、耐光耐熱性及び隠蔽製の高い白色コーティング材による被覆により光を遮断するとPEEK樹脂の光劣化を抑制することができる。白色コーティング材としては、例えば耐久性が高い無機粒子やシリコーン系バインダを選択することができ、これにより、白色コーティング層の劣化も抑制され、低コストで長期点灯耐久性に優れる半導体発光装置を提供することができると考えられる。さらに、必要に応じて熱伝導性の高い無機フィラーを絶縁層や堰材料となる樹脂に含有させることにより、さらに好適な構成とすることができると考えられる。
When PEEK resin is used together with a sealing material, it is expected that it can be suitably used as a white coating material for a wiring substrate or an insulating material for a metal base substrate and a material for a weir regardless of the emission wavelength of the semiconductor light emitting device.
In addition, when used with an ultraviolet to near-ultraviolet semiconductor light-emitting element, the PEEK resin sheet is colored when irradiated with strong near-ultraviolet light directly from the semiconductor light-emitting element without passing through the sealing material. This is probably because the photo-oxidation progressed because the light-irradiated surface easily contacted oxygen. In this case, the light deterioration of the PEEK resin can be suppressed by blocking the light by coating with a white coating material having high light resistance and light shielding. As the white coating material, for example, highly durable inorganic particles and silicone binders can be selected, thereby suppressing deterioration of the white coating layer and providing a semiconductor light emitting device with excellent long-term lighting durability at low cost. I think it can be done. Furthermore, it is considered that a more suitable configuration can be obtained by adding an inorganic filler having a high thermal conductivity to a resin serving as an insulating layer or a weir material as necessary.
本発明は、半導体発光装置を用いる任意の分野で用いることが出来る。特に液晶ディスプレイのバックライト、住宅や店舗用照明、写真撮像用照明などに用いることにより高演色性・色再現性が要求され、長時間連続して見つめていても眼の疲れや体の不調を起こしにくい高品質の色調可変照明を低コストで提供することができる。 The present invention can be used in any field where a semiconductor light emitting device is used. In particular, high color rendering and color reproducibility are required by using it for backlights for liquid crystal displays, lighting for houses and stores, lighting for photography, etc. It is possible to provide high-quality color-tunable illumination that is difficult to occur at low cost.
1 配線基板
2 発光部
21 半導体発光素子
22 堰
23 封止部
23a 封止部の表面
24 バンプ
25 配向素子
100 半導体発光装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記発光部は、前記配線基板上に配置された1つ以上の半導体発光素子と、前記配線基板上に前記半導体発光素子を取り囲むように形成された絶縁性の堰と、前記配線基板上の前記堰に囲われた領域に形成され前記半導体発光素子を封止する封止部とを備え、
前記堰の前記配線基板からの高さが前記封止部の前記配線基板からの高さと略等しいか高い
ことを特徴とする半導体発光装置。 A semiconductor light emitting device having a wiring board including a support and wiring, and a plurality of light emitting units,
The light emitting unit includes one or more semiconductor light emitting elements disposed on the wiring board, an insulating weir formed on the wiring board so as to surround the semiconductor light emitting elements, and the A sealing portion that is formed in a region surrounded by a weir and seals the semiconductor light emitting element;
A height of the dam from the wiring board is substantially equal to or higher than a height of the sealing portion from the wiring board.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a thermal conductivity of a support of the wiring board is 5 W / m · K or more.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光装置。 3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the support of the wiring board is made of one or more of AlN, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , Cu, and Al.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element is installed so that a light-emitting surface thereof faces the wiring substrate.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the weir does not have a ridge line.
前記配線基板上に前記堰を設ける工程と、
前記封止部を該配線基板上に塗設する工程とを有する
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1,
Providing the weir on the wiring board;
And a step of coating the sealing portion on the wiring substrate.
前記発光部は、前記配線基板上に配置された1つ以上の半導体発光素子と、前記配線基板上に前記半導体発光素子を取り囲むように形成された絶縁性の堰と、前記配線基板上の前記堰に囲われた領域に形成され前記半導体発光素子を封止する封止部とを備え、
前記配線基板の支持体の熱伝導率が5W/m・K以上である
ことを特徴とする半導体発光装置。 A semiconductor light emitting device having a wiring board including a support and wiring, and a plurality of light emitting units,
The light emitting unit includes one or more semiconductor light emitting elements disposed on the wiring board, an insulating weir formed on the wiring board so as to surround the semiconductor light emitting elements, and the A sealing portion that is formed in a region surrounded by a weir and seals the semiconductor light emitting element;
A semiconductor light-emitting device, wherein the support of the wiring board has a thermal conductivity of 5 W / m · K or more.
前記ベースメタルと前記配線との間に絶縁層を有する
ことを特徴とする請求項1〜5及び8のいずれか1項に記載の半導体発光装置。 The wiring board support is formed of a base metal,
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, further comprising an insulating layer between the base metal and the wiring.
ことを特徴とする請求項1〜5、8及び9のいずれか1項に半導体発光装置。 The wiring of the wiring board is covered with a white coating layer,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is a semiconductor light emitting device.
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 9 or 10, wherein the insulating layer and / or the white coating layer contains a polyether ether ketone resin.
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